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Mitarbeiterin des Robert-Koch-Instituts züchtet Bakterienkulturen: Immer mehr Erreger sprechen auf gängige Antibiotika nicht mehr an – die Zahl der Infektionen mit resistenten Keimen steigt. Foto: imago images / photothek

Gesundheitsaktien

Pfefferminzöl als Wunderwaffe

Laut des jüngsten Berichts des US-amerikanischen Zentrums für Krankheitskontrolle und -prävention (CDC), sterben jedes Jahr etwa 23.000 US-Amerikaner und knapp 25.000 Europäer an antibiotikaresistenten Infektionen. Diese Zahl wird sich alle acht Jahre verfünffachen, erwarten Experten. Doch noch immer nutzt der Großteil der Mediziner Antibiotika.

Das zentrale Problem von Antibiotika liegt in dem Aufbau der Zell-DNA von Bakterien. „Jeder von uns trägt Milliarden von Bakterien in sich“, erklärt Vincent Rotello, Chemiker an der University of Massachusetts. Viele dieser Krankheitserreger können Wirkstoffe neutralisieren, indem sie ihre DNA solange neu kombinieren, bis sich eine Resistenz bildet.

Bakterienresistente Materialien anstelle von Antibiotika

Die Lösung des Problems liegt nicht in einem neuen Antibiotikum, sondern in der Entwicklung bakterienresistenter Materialien, sagt Rotello. Damit könnte praktisch alles beschichtet werden – vor allem Medizinprodukte wie Implantate für verschlissene Knie- oder Hüftgelenke.

Zunächst wird eine neue Klasse biologischer Beschichtung benötigt, die adhäsionsresistent ist. Dieses Material erschwert die Fortbewegung von Bakterien. „Ein Großteil der Technologien existiert bereits – das Problem ist lediglich die Umsetzung“, erklärt Rotello. Er entwickelt derzeit Anti-Haft-Beschichtungen wie Teflon und Fluorpolymere sowie Metallbeschichtungen weiter, um sie auf Fasern und andere Materialien aufzubringen.

Für die medizinische Anwendung am Menschen muss die Beschichtung sowohl antibakteriell als auch ungiftig sein. Eine innovative Idee Rotellos ist die Entwicklung des Materials auf Basis von Proteinen, die in unserem Blutserum vorkommen und die Blutzellen daran hindern zu verklumpen. „Biologische Systeme wie Proteine und Zellen sind scheinbar zufällige Muster positiver und negativer Ladungen, die Interaktionen begrenzen“, erläutert Rotello. „Das gleiche Konstruktionsmerkmal können auch Wissenschaftler nutzen, um Oberflächen zu entwickeln, an die sich Bakterien nur schwer anheften.“ Außerdem enthält das Material keinerlei giftige Stoffe.

Dennoch können die Anti-Haft-Beschichtungen nicht allein Infektionen verhindern. „Bakterien haben die Angewohnheit, sich zu teilen. Somit wäre schon ein Bakterium ausreichend, um sich zu vermehren, was letztlich zu einer Infektion führen wird“, so Rotello. „Zunächst erscheint es schwierig bis unmöglich, Oberflächen zu entwickeln, die ein Anheften von Bakterien vollständig verhindern“, sagt der Wissenschaftler. „Es ist also unbedingt ein Plan B nötig, um die restlichen Bakterien abzutöten.“

Biofilme: Gefährlicher Bakterien-Verbund

Der wesentliche Unterschied zwischen menschlichen Zellen und Bakterien könnte zum Erfolg verhelfen: Bakterienzellen haben eine deutlich dichtere negative Ladung als Säugetierzellen. Die negativ geladenen Zellen stoßen sich gegeneinander ab.

Rotello arbeitet daher an einem Gold-Nanopartikel-Gerüst, das Moleküle separieren soll. Für die Bekämpfung von Bakterien hat er eine Reihe von positiv geladenen Gold-Nanopartikeln entwickelt, die eine starke Anziehungskraft auf Bakterien ausüben. Aber auch hier gibt es ein Problem: Einige der am schwierigsten zu behandelnden Infektionen sind auf Biofilme zurückzuführen – Kolonien von Bakterien, die in einer extrazellulären schützenden Matrix sitzen. Biofilme sind in hohem Maße resistent gegenüber Antibiotika.

Rotello hat eine „mikroskopische Lenkrakete“ entwickelt, die in den Biofilm eindringt und dort eine Ladung natürlicher Öle verstreut. Damit werden die Zellmembranen der Bakterien durchdrungen und gleichzeitig zerstört. Es erfordert allerdings einen weiteren Schritt, um das Bakterium komplett zu beseitigen.

Um in den schützenden Biofilm einzudringen, hüllt der Chemiker ein Tröpfchen Pfefferminzöl in einen schwammförmigen Polymer-Nanopartikel-Träger ein. Der „Schwamm“ ist positiv geladen und weist eine einzigartige Kombination aus Form, Dichte und Flexibilität auf. Angezogen wird er dabei von der negativen Ladung der Bakterien auf der anderen Seite. Ist der Träger im Inneren des Biofilms, setzt er das Pfefferminzöl frei, das endgültig die Bakterien neutralisiert.

Innovative Ideen als Anlagemöglichkeit

Rotellos Verfahren befinden sich zwar noch in der frühen Phase der Entwicklung, doch er ist zuversichtlich, dass sie in einigen Jahren wirksame Vehikel zur Prävention und Bekämpfung bakterieller Infektionen sein werden, die ergänzend zu Antibiotika zum Einsatz kommen.

Für Anleger kann es sich daher lohnen, im Gesundheitswesen innovative Verfahren sowie Unternehmen zu entdecken, die aussichtsreiche Methoden entwickeln. Doch um diese Aktien zu finden, müssen Investoren sich explizit mit dem Themengebiet auseinandersetzen und sich ein Verständnis über Anwendungsmöglichkeiten aneignen.

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