Implantat, das Bakterien abschüttelt: Michigan-Video zeigt Oberfläche mit Nano-Falten

Infektionen an Implantaten wie Kathetern oder Gelenkprothesen gehen oft von Biofilmen aus – Bakterienschichten, die sich auf Oberflächen festsetzen und schwer zu behandeln sind. Ein Team der University of Michigan hat dagegen eine aktive Oberfläche entwickelt, genannt DARTS (dynamically actuated reconfigurable topographical surface). Die Studie ist in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials erschienen; Michigan Engineering stellte sie am 27. Oktober mit einem kurzen Demonstrationsvideo vor.

Für die Oberfläche wird eine vorgedehnte Kunststofffolie beschichtet und bei 130 Grad im Ofen geschrumpft. Dabei entstehen Falten mit Abständen unter 400 Nanometern, die Bakterien laut den Forschern durchstechen; gröbere Falten von etwa zwei Mikrometern hielten das Bakterienwachstum dagegen nicht auf. Eine Metallspirale in einem Silikonblock zieht sich zusammen, wenn Strom sie erwärmt, staucht die Oberfläche und löst so anhaftende Bakterien ab. Auslösen lässt sich das auch kabellos mit einem Nahinfrarot-Laser; das Gerät behielt über 200 Betätigungszyklen seine Form.

In Mäusen wurden Geräte, die mit dem Keim Staphylococcus aureus besiedelt waren, unter die Haut gesetzt. Nach 20 Aktivierungen direkt nach dem Eingriff und weiteren an den Tagen 1, 3 und 5 fanden die Forschenden nach sieben Tagen deutlich weniger Bakterien und eine bessere Reaktion des umliegenden Gewebes. „Statt uns auf passive Beschichtungen zu verlassen, entfernt unsere Oberfläche Bakterien physisch, wenn es nötig ist“, sagt Ko-Studienleiterin Jouha Min, Assistenzprofessorin für Chemieingenieurwesen. Am Menschen wurde die Technik noch nicht getestet.