Dringen Keime in eine Wunde ein, können sie eine dauerhafte Infektion auslösen, die nicht abheilt oder sogar zu einer lebensgefährlichen Sepsis führen kann. Gerade bei komplexen Wunden stellt sich heute immer häufiger das Problem der Antibiotika-Resistenz, da Bakterien wie etwa Staphylokokken unempfindlich gegen Antibiotika geworden sind. Forschende haben daher Zellulose-Membranen entwickelt, mit denen sich derartige Infektionen im Keim ersticken lassen.

Das Forscher-Team stellte hierzu feine Membranen aus pflanzlicher Zellulose mittels Electrospinning her. Die Zellulosefasern mit einem Durchmesser unter einem Mikrometer wurden zu einem zarten dreidimensionalen Gewebe in mehreren Schichten gesponnen. Besonders flexibel und gleichzeitig stabil wurden die Membranen, nachdem die Forschenden zusätzlich das Polymer Polyurethan mit eingesponnen hatten.

Um einen antibakteriellen Effekt zu erzielen, entwarfen die Forschenden multifunktionale Eiweißbausteine – so genannten Peptide –, die sich einerseits an die Zellulosefasern binden können und zudem eine antimikrobielle Aktivität aufweisen. Diese Peptide haben den Vorteil, dass sie einfacher herzustellen sind und stabiler bleiben als größere Proteine, die empfindlicher auf die chemischen Bedingungen in einer Wunde reagieren.

Hautfreundliche Membranen

Behandelte man die Zellulose-Membranen mit einer derartigen Peptidlösung, sättigte sich das Faserngerüst mit den Eiweißbausteinen. In Zellkulturexperimenten wiesen die Forschenden daraufhin nach, dass die peptidhaltigen Membranen für menschliche Hautzellen gut verträglich sind. Für Bakterien wie Staphylokokken, die häufig in schlecht heilenden Wunden zu finden sind, waren die Zellulose-Membranen hingegen ein Todesurteil. In Bakterienkulturen wurden über 99.99 Prozent der Keime durch die peptidhaltigen Membranen abgetötet, so die Forschenden.

Künftig sollen die antimikrobiellen Membranen zudem mit weiteren Funktionen ausgestattet werden. Die Peptide könnten beispielsweise mit Bindungsstellen funktionalisiert werden, die eine kontrollierte Abgabe von weiteren therapeutischen Wirkstoffen ermöglichen, erklären die Wissenschaftler*innen.

Literatur

R Weishaupt, JN Zünd, L Heuberger, F Zuber, G Faccio, F Robotti, A Ferrari, G Fortunato, Q Ren, K Maniura-Weber, AG Guex; Antibacterial, Cytocompatible, Sustainably Sourced: Cellulose Membranes with Bifunctional Peptides for Advanced Wound Dressings; Advanced Healthcare Materials (2020); doi: 10.1002/adhm.201901850