Eine Silberbeschichtung Im Kampf Gegen Mikroben
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Anonim

Silbernanopartikel könnten der nächste Schritt in Richtung antibakterieller Produkte sein.

Eine neue Technik in der Lackherstellung könnte bald fast jede Oberfläche keimfrei machen. Forscher haben Farben hergestellt, die mit Silbernanopartikeln eingebettet sind, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, Bakterien und andere Mikroben abzutöten, in der Hoffnung, dass Krankenhäuser ihre Wände und Arbeitsplatten beschichten, um Infektionen zu bekämpfen.

Nach Angaben der US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) erkranken jährlich mehr als eine Million Menschen in Krankenhäusern an bakteriellen Infektionen. Silber selbst ist ein ausgezeichneter Bakterienkämpfer und in Form von Nanopartikeln noch wirksamer bei der Abtötung von Mikroorganismen. Bisher hat es keine nachteiligen Auswirkungen beim Menschen gezeigt.

Einige Wissenschaftler befürchten jedoch, dass Silbernanopartikel möglicherweise nicht so harmlos sind, wie sie erscheinen. Über ihre gesundheitlichen und ökologischen Auswirkungen wurde wenig geforscht, und Silber tötet gute und schlechte Mikroorganismen ab. Außerdem gibt es derzeit keine Einschränkungen für die Verwendung von Silbernanopartikeln, die bereits in einer Reihe von Verbraucherprodukten auftauchen, die für ihre antibakteriellen Eigenschaften werben.

"Nanopartikel sind sehr klein und interagieren mit den Bakterien und brechen die Zellwand auf", sagt der Chemiker George John vom City College in New York und Hauptautor der Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht wurde. Dieser Bruch tötet die Bakterien ab, erklärt er.

Ein Silbernanopartikel ist ein kleiner Cluster von Silberatomen mit einer Breite von weniger als 100 Nanometern oder 100 Milliardstel Metern. Aufgrund ihrer Größe weisen Nanopartikel andere Eigenschaften auf als ihre sperrigeren Gegenstücke. Sie reagieren leichter mit ihrer Umgebung, wodurch sie sich in Farbe auflösen. Nanopartikel werden auch auf ihre möglichen medizinischen Anwendungen untersucht, insbesondere bei der Arzneimittelabgabe, da sie leicht durch Zellmembranen gelangen können.

Silber ist seit langem als gutes antimikrobielles Mittel bekannt, und Nanopartikel, die aus diesem Metall bestehen, unterscheiden sich nicht. John testete die Farbe sowohl an Escherichia coli als auch an Staphylococcus aureus Bakterien. In beiden Fällen gab es kein Wachstum beider Organismen, wenn die Stämme auf einen mit der mit Silber infundierten Farbe beschichteten Objektträger gegeben und unter günstigen Bedingungen inkubiert wurden. Im Gegensatz dazu zeigten Objektträger ohne Farbe und Objektträger mit silberfreier Farbe beide Bakterienwachstum.

"Es ist mehr oder weniger wie ein Seifen- oder Waschmitteleffekt", sagt Lucian Lucia, Associate Professor für Chemie an der North Carolina State University. Das Nanopartikel zerstört die Zellwand der Mikrobe.

Lucia und John sind sich einig, dass Bakterien keine Resistenz gegen Silbernanopartikel wie gegen Antibiotika aufbauen können, da sie die physische Struktur der Zellen angreifen und zerstören, wodurch sie abgetötet werden. Antibiotika hingegen unterdrücken die Aktivität von Bakterien, töten sie jedoch nicht unbedingt aus. "Das ist das Schöne an Silber", sagt Lucia. "Es gibt keine Möglichkeit, einen Widerstand dagegen zu entwickeln."

John sagt, er experimentiere auch mit Nanopartikeln unterschiedlicher Größe. Durch Ändern der Größe wird auch die Farbe geändert. Eine blaue Farbe würde also Nanopartikel anderer Größe verwenden als eine rote Farbe. Gegenwärtig färbt die Farbe der von ihm verwendeten Silbernanopartikel die Farbe gelb.

Der nächste Schritt besteht darin, weitere Gesundheits- und Sicherheitstests durchzuführen und festzustellen, wie lange die Farbe ihre bakteriziden Eigenschaften beibehält. John glaubt, dass es seine keimtötenden Fähigkeiten bis zu drei Jahre behalten wird, sagt aber, dass es länger dauern könnte.

Die Fähigkeit von Silber, Bakterien abzutöten, ist seit langem bekannt, aber nicht jeder ist von der Idee überzeugt, seine Nanopartikelversion in Konsumgütern zu verwenden. Es wurden nur begrenzte Untersuchungen durchgeführt, wie lange die Nanopartikel ihre antimikrobiellen Eigenschaften behalten und wie sie mit anderen Organismen interagieren. Dies ist aufgrund der Fähigkeit der Partikel, in Zellmembranen einzudringen, von entscheidender Bedeutung. Einige Menschen können sich unwohl fühlen, wenn sie Sonnenschutzmittel einschäumen, wenn diese Silbernanopartikel enthalten.

"Sicher ist es ein sehr gutes antimikrobielles Produkt", sagt Zhiqiang Hu, ein Bau- und Umweltingenieur an der Universität von Missouri-Columbia, der die Sicherheit von Silbernanopartikeln untersucht. "Aber es kann auch die gutartigen Arten [von Bakterien] töten."

Hu sagt, eines seiner Hauptanliegen sei ihre mögliche Auswirkung auf Wasserorganismen. Viele Arten von Bakterien leben in Seen und Bächen, und wenn Silbernanopartikel in diese Gewässer gelangen, können sie das aquatische Ökosystem stören.

Hu ist nicht der einzige, der sich Sorgen macht. Andrew Maynard, wissenschaftlicher Berater für das vom Woodrow Wilson International Center for Scholars und The Pew Charitable Trusts finanzierte Projekt für aufstrebende Nanotechnologien, ist ebenfalls besorgt über den Mangel an Forschung und Regulierung bei der Verwendung von Silbernanopartikeln. Er sagt, dass diese Technologie in unwahrscheinlichen Produkten wie Socken, Küchengeschirr und Kosmetika auftaucht, um nur einige zu nennen.

"Sie haben überall ein antimikrobielles Mittel, einschließlich flauschiger Kinderspielzeuge, ohne Kenntnis über die Auswirkungen auf die Gesundheit oder die Umwelt", sagt Maynard. "Wie hoch sind die Chancen, dass ein ökologisch wichtiges Bakterium entfernt wird?"

Diese Frage möchte Maynard beantworten, bevor die Technologie auf weitere kommerzielle Produkte angewendet wird. Auf der anderen Seite räumt Maynard ein, dass die Verwendung von Silbernanopartikeln insbesondere in Krankenhausumgebungen vielversprechend ist.

"Ich denke, es gibt mehrere Orte, an denen es in Ordnung wäre", sagt Maynard. Die Behandlung von Patienten mit Wunden oder die Schaffung einer sterilen Umgebung in einem Krankenhaus sind zwei Beispiele für eine gute Anwendung.

"Silber ist eine unserer besten Verteidigungslinien gegen eine Reihe von Mikroben", sagt er. "Und wir müssen sorgfältig überlegen, bevor wir einen so starken Agenten auf den Markt bringen."

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