Eine schockierende neue Methode zur Behandlung von Infektionen

Titan hat viele Eigenschaften, die es zu einer hervorragenden Wahl für Implantate machen. Seine geringe Dichte, hohe Steifigkeit, sein hohes biomechanisches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und seine Korrosionsbeständigkeit haben zu seiner Verwendung in verschiedenen Implantattypen geführt, von Zahnimplantaten bis hin zu Gelenkimplantaten. Allerdings gibt es bei Implantaten auf Metallbasis ein hartnäckiges Problem: Die Oberfläche ist auch ein idealer Nährboden für Mikroben, die chronische Infektionen und Entzündungen im umliegenden Gewebe verursachen. Folglich versagen fünf bis zehn Prozent der Zahnimplantate und müssen innerhalb von 10 bis 15 Jahren entfernt werden, um Infektionen im Blut und anderen Organen vorzubeugen.

Neue Forschungsergebnisse der Swanson School of Engineering der University of Pittsburgh stellen eine revolutionäre Behandlung dieser Infektionen vor. Die von Dr. Tagbo Niepa geleitete Gruppe verwendet elektrochemische Therapie (ECT), um die Wirksamkeit von Antibiotika zur Ausrottung der Mikroben zu verbessern.

„Wir erleben eine Antibiotikakrise: Die meisten von ihnen versagen. Aufgrund der Arzneimittelresistenz, die die meisten Mikroben entwickeln, wirken antimikrobielle Mittel nicht mehr, insbesondere bei wiederkehrenden Infektionen“, sagt Dr. Niepa, Autor des Artikels und Assistenzprofessor für Chemie- und Erdöltechnik an der Swanson School, mit Nebentätigkeiten in Bau- und Umweltingenieurwesen sowie Bioingenieurwesen.

Bei dieser Technik diskriminiert der Strom nicht, da er die Zellmembran der Mikrobe schädigt.

„Es ist wahrscheinlicher, dass Antibiotika wirksamer sind, wenn die Zellen gleichzeitig durch die permeabilisierenden Effekte der Ströme herausgefordert werden. Dadurch könnten sogar medikamentenresistente Zellen für die Behandlung empfänglich werden und ausgerottet werden.“

Bei der neuen Methode wird ein schwacher elektrischer Strom durch das metallbasierte Implantat geleitet, wodurch die Zellmembran der anhaftenden Mikrobe beschädigt wird, das umliegende gesunde Gewebe jedoch nicht geschädigt wird. Diese Beschädigung erhöht die Durchlässigkeit und macht die Mikrobe anfälliger für Antibiotika. Da die meisten Antibiotika speziell auf Zellen wirken, die sich replizieren, wirken sie nicht auf ruhende Mikroben, wodurch Infektionen erneut auftreten können. Die ECT verursacht elektrochemischen Stress in allen Zellen, um sie zu sensibilisieren und anfälliger für Antibiotika zu machen.

Die Forscher hoffen, dass diese Technologie die Behandlung von Infektionen verändern wird. Die Forscher konzentrierten ihre Forschung auf Candida albicans (C. albicans), eine der häufigsten und gefährlichsten Pilzinfektionen im Zusammenhang mit Zahnimplantaten. Zahnimplantate sind eine spannende Anwendung dieser neuen Technologie, aber Niepa sagt, dass sie auch andere potenzielle Anwendungen hat, beispielsweise in Wundverbänden.