Nanodiamanten aus dem Weltall sind Superantibiotikum
Nur durch Zufall haben sie auf einem Meteoriten ihren Weg auf die Erde gefunden: Milliarden Jahre alte Nanodiamanten, die Bakterien den Garaus machen. Da Wissenschaftler jetzt in der Lage sind, die Winzlinge künstlich herzustellen, könnte das Problem der Antibiotikaresistenzen bald gelöst sein.
Asteroiden schrammen immer wieder knapp an der Erde vorbei. Vielleicht hat sich von einem solchen der Meteorit Erefmovka abgelöst, der vor Milliarden Jahren auf die Erde krachte und die wertvolle Fracht mitbrachte.
Foto: NASA
An Prothesen, die Knie- und Hüftgelenke ersetzen, machen sich häufig Bakterien zu schaffen und greifen das Gewebe an. Oft sind sie resistent gegen konventionelle Antibiotika. Dann hilft nur eins: Prothese raus, warten, bis die Entzündung abgeklungen ist und dann eine neue Implantation.
An der Diamantenoberfläche entstehen bakterientötende Anhydride
Künftig haben Bakterien keine Chance mehr: Die Oberfläche der Prothesen wird mit gerade mal fünf Nanometer großen Diamantsplittern gespickt. Die zerstören, wie Nanopartikel aus Silber und Kupfer, höchst effektiv Bakterien, wie Wissenschaftler der Universität Bremen jetzt nachgewiesen haben.
An der Oberfläche der winzigen Partikel entstehen aus noch nicht bekannten Gründen Anhydride, das sind gewissermaßen Ableger von Säuren, die offensichtlich Gift sind für Bakterien. „Im Zeitalter der Antibiotikaresistenzen ist das Auffinden eines neuen antibakteriellen Materials gleichzusetzen mit einem Durchbruch“, sagt Julia Wehling, die zur Nanodiamanten-Arbeitsgruppe gehört.
Die farbigen Partikel symbolisieren unterschiedliche Nanodiamanttypen, die sich an Bakterienzellen (grau) binden und diese töten.
Quelle: Universität Bremen
Die ersten Nanodiamanten entdeckten russische Forscher vor wenigen Jahren im Meteoriten Erefmovka, der 1962 auf Sibirien krachte. Mittlerweile arbeiten weltweit ein paar Dutzend Gruppen mit dem Milliarden Jahre alten Material aus dem Weltall.
Jetzt lässt es sich auch künstlich herstellen. In einem Hochdruckbehälter, in dem sich Graphit befindet, wird eine Explosion ausgelöst. Die dabei entstehende hohe Temperatur und die Druckwelle komprimieren das Graphit, sodass ein Teil davon zu Diamanten mutiert.
Diamanten könnten auch Tumorgifte transportieren
Die Bremer Wissenschaftler sind die Einzigen, die die antibakterielle Wirkung des Materials erforschen. Eine Stuttgarter Gruppe beschießt die winzigen Partikel mit Fremdmaterial, das, wenn sie Glück haben, eindringt und eingeschlossen wird. Mit Silizium gefüllte Nanodiamanten etwa leuchten rot, wenn sie mit Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge beschossen werden.
Diese Partikel wollen Biologen nutzen, um Biomoleküle zu markieren, sodass sich deren Weg im Körper verfolgen lässt. Bisher setzen sie dazu weitaus größere Partikel ein, die die natürliche Ausbreitung der Moleküle behindern. Nanogroße Teilchen fallen da nicht ins Gewicht. Die Technik zur Herstellung haben Physiker an der Universität Stuttgart entwickelt.
Nikolas Gunkel vom Deutschen Krebsforschungszentrum wiederum denkt daran, die Winzlinge mit Tumorgiften zu beladen, um sie gezielt zur Krebsbekämpfung einzusetzen. Um sie mit Magnetfeldern ans Ziel lenken zu können, müssen sie zuvor mit magnetisierbarem Material beschossen werden.
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