Bidquelle: Santos et al., Science Advances 2022 (CC BY-NC 4.0); Credit: Tour Research Group/Rice University
News • Molekulare Maschinen
Forscher setzen Nano-Bohrer auf resistente Bakterien an
Mit nanometergroßen molekularen Maschinen, die wie Hochgeschwindigkeitsbohrer mit zwei bis drei Millionen Umdrehungen pro Sekunde rotieren, rücken Forscher der Rice University antibiotikaresistenten Bakterien zu Leibe.
Sie bohren sich durch die Membran, sodass der Inhalt geschädigt wird. In der Folge sterben die Mikroorganismen ab. Im Fachjournal Science Advances stellen die Forscher das von ihnen entwickelte Werkzeug vor.
Bakterien wie die so genannten Krankenhauskeime können sich ihrer Umgebung anpassen. Das befähigt sie, Resistenzen gegen Antibiotika zu entwickeln. Im Extremfall sind Ärzte machtlos. Was Bakterien allerdings nicht können: Sich gegen mechanische Verletzungen schützen. Hier setzen die Rice-Wissenschaftler an. Die molekularen Bohrer werden von Licht angetrieben. Bisher musste es ultraviolettes sein, das allerdings Nebenwirkungen hat - die UV-Strahlen der Sonne etwa können schwere Haut-Irritationen auslösen.
Antibiotika werden nicht in der Lage sein, Millionen Menschen pro Jahr davon abzuhalten, an bakteriellen Infektionen zu sterben. Aber unser Bohrer hält sie wirklich auf
James Tour
Um solche Schäden zu verhindern haben James Tour und sein Team die molekularen Bohrer umgebaut. Die Wissenschaftler haben eine Stickstoffgruppe hinzugefügt, sodass das Molekül in der Lage ist, die Energie von gesundheitlich unbedenklichem bläulichem Licht in Rotationsenergie umzusetzen. Die Maschinen basieren auf einer Entwicklung des niederländischen Nobelpreisträgers Bernard Feringa, der bereits im Jahr 1999 das erste Molekül vorstellte, dessen Rotor sich zuverlässig in eine Richtung drehte.
Die Rice-Forscher haben ihre Nano-Bohrer zunächst an Bakterien getestet, die sich in Verbrennungswunden ansiedeln und dort gefährliche Entzündungen auslösen. Die Bohrer schafften es minutenschnell, die Membranen der Mikroorganismen, darunter der Methicillin-resistente Staphylococcus aureus, der für jährlich 100.000 Todesfälle verantwortlich ist, zu durchdringen. "Antibiotika werden nicht in der Lage sein, Millionen Menschen pro Jahr davon abzuhalten, an bakteriellen Infektionen zu sterben. Aber unser Bohrer hält sie wirklich auf", so Tour.
Die Perforierung der Membran ermöglicht zudem das Eindringen von Antibiotika, die eine heile Membran nicht durchstoßen können. Auch dagegen können sich die Bakterien nicht wehren. Nächste Aufgabe des Teams wird es sein, eine Technik zu entwickeln, mit der sich Bakterien in einer normalen Umgebung per Bohrer zerstören lassen.
Quelle: Rice University/pressetext
10.06.2022
