Mit Quantenpunkt-Nanopartikeln gegen Antibiotikaresistenzen

Im Jahr 2014 erklärte die Weltgesundheitsorganisation WHO Antibiotikaresistenzen zu einem globalen Gesundheitsrisiko. Die verstärkte Nutzung von Antibiotika in der Viehzucht sowie Medizin führt dazu, dass sie Resistenzen schneller entwickeln und mit der Zeit bestimmte Antibiotika gegen einige Bakterien wirkungslos werden. Eine Studie eines Teams der University of Colorado Boulder bietet eine neue Hoffnung im Kampf gegen resistente Bakterien: Quantenpunkt-Nanopartikel.

Bild: PNNL 8, Chemical & Engineering News, Flickr, CC BY-SA 2.0

Quantenpunkte gegen resistente Bakterien

Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln sich, wenn Bakterien so evolvieren, dass sie Verteidigungsmechanismen gegen ein bestimmtes Antibiotika entwickeln und so entweder deren Wirksamkeit verringern oder ganz eliminieren. Durch die übermäßige Nutzung von Antibiotika haben sich in den letzten Jahren immer mehr Resistenzen entwickelt, sodass einige Experten inzwischen davon ausgehen, dass sich die Ära der Antibiotika gen Ende neigt. Als Resultat daraus könnten Infektionen, die heute noch behandelt werden können, in Zukunft tödlich enden.

Die Wissenschaftler von der University of Colorado Boulder entwickeln nun eine winzige Waffe gegen resistente Bakterien. Dazu nutzen sie sogenannte Quantenpunkte, winzige Kristalle, die etwa 20.000 Mal kleiner sind als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Quantenpunkte weisen besondere elektrische Leitungseigenschaften auf, die auf ihrer Struktur und extrem kleinen Größe beruhen.

Wenn diese Quantenpunkte mit einer bestimmten Strahlungsfrequenz konfrontiert werden, senden sie Ihrerseits spezifische Strahlung aus. Der gleiche Effekt kann auftreten, wenn die Wellenlänge des auftreffenden Lichts geändert wird. In ihrer Studie setzten die Forscher spezifische, eigens entworfene Quantenpunkte ein, um gegen resistente Bakterien wie unter anderem E.coli und Staphylococcus aureus vorzugehen.

Zielgerichtete Angriffe lassen andere Zellen unbeschädigt

Im Dunkeln verbleiben die Quantenpunkte inaktiv. Wenn sie mit Licht in Kontakt bekommen, werden sie allerdings energetisch angeregt. Die Forscher mischten ihre Quantenpunkte mit den Bakterien in einer Lösung und machten eine interessante Beobachtung. Die angeregten Quantenpunkte produzieren bestimmte Chemikalien, die die zellulären Prozesse der Bakterien derart stören, dass diese absterben. Unter Laborbedingungen gelang es so, in verschiedenen Kulturen 92 Prozent der bakteriellen Zellen zu töten, während andere Zellen nicht beeinflusst werden.

Theoretisch wäre es möglich, aus solchen Quantenpunkten Behandlungsmethoden für resistente Bakterien zu entwickeln. Die Punkte könnten in den Blutkreislauf injiziert werden und durch Licht von verschiedener Wellenlänge angeregt werden, um gegen spezifische Bakterien vorzugehen.

“While we can always count on these superbugs to adapt and fight the therapy, we can quickly tailor these quantum dots to come up with a new therapy and, therefore, fight back faster in this evolutionary race”, erklärt Prashant Nagpal, der an der Studie mitarbeitete. Natürlich wäre noch weitergehende Forschung nötig, bevor mit klinischen Studien begonnen werden könnte.