Biofilme sind widerstandsfähige Ansammlungen von Keimen, die besonders in Spitälern zum Problem werden können. St. Galler Forscher von der Empa wollen nun neuartige Materialoberflächen entwickeln, die diesen hartnäckigen Keim-Nährböden Paroli bieten.
Sieben Prozent aller Patientinnen und Patienten in Industrieländern entwickeln während ihres Spitalaufenthalts Krankheiten, die sie vorher nicht gehabt haben. Nosokomial werden diese Krankenhaus-Infektionen genannt. Schwere Erkrankungen bis hin zu einer lebensbedrohlichen Blutvergiftung können die Folge sein, wie ein Team aus Empa-Forschern und Medizinern vom Kantonsspital St. Gallen mitteilte.
Besonders leicht entwickeln sich solche Erkrankungen, wenn Schläuche im Spiel sind - zur Beatmung etwa oder zur Flüssigkeitszufuhr. Verantwortlich dafür sind Biofilme, Ansammlungen von Keimen auf Oberflächen, die sich etwa in Harnkathetern ausbreiten. «Will man Materialien konzipieren, die das Entstehen von Biofilmen unterbinden, muss jedoch zuerst geklärt werden, wie es überhaupt zum gefährlichen Keimwachstum kommt», schreiben die Forscher um Dr. Qun Ren. Und das war bisher weitgehend unbekannt.
«Die erfolgreichste WG der Welt»
Ein Biofilm ist keine gewöhnliche Verschmutzung, die sich durch Desinfektion oder Antibiotika bekämpfen lässt, sondern «die erfolgreichste Wohngemeinschaft der Welt», wie die beteiligten Forscher es nennen. Es sind «Ansammlungen von Bakterien, eingebettet in eine selbst produzierte schleimige Matrix, die sich wie ein einziger grosser Organismus verhält». Biofilme sind ein echtes «Erfolgsmodell», sie wurden in den ältesten bekannten Fossilien unserer Erdgeschichte nachgewiesen.
Dank der gelartigen Schicht aus Biopolymeren sind die zusammenlebenden Bakterien geschützt, beweglich und miteinander verbunden. «Munter tauschen sie nützliche Erbgutstücke untereinander aus, kommunizieren über chemische Signale und melden an die Oberfläche, wenn die tieferen Schichten der ‹WG› Hunger leiden». Bei Bedarf senden sie einen Trupp von Pionieren an einen neuen Ort und gründen weitere Kolonien, wie ein metastasierender Tumor.
Wie der Gecko auf der Glasscheibe
«Ein Schlüsselereignis bei der Entstehung eines Biofilms ist der Moment, wenn sich frei bewegliche Bakterien auf der Oberfläche anheften», erklärt Dr. Ren. Die Bakterien nutzen dabei dieselben Kräfte, deren sich Geckos bedienen, um Glasscheiben zu erklimmen. Um dieser Anheftung durch neue Materialien zuvorzukommen, stellen die Forscher im Labor die realen Bedingungen, beispielsweise im Innern eines Katheters, nach.
Als Grundlagen dienen Proben von Patienten aus dem Kantonsspital St. Gallen, die nach drei Wochen mit einem Stent oder einem Katheter eine leichte Infektion entwickelten. Trotz der milden Ausprägung der Biofilme habe sich bereits gezeigt, dass manche Erregerarten oft gemeinsam in einer bestimmten Gruppe auftreten.
Der Zusammenhang zwischen solchen Gruppen und dem Risiko einer Spitalinfektion soll nun in einem ersten Schritt geklärt werden. Ebenfalls wird derzeit eine spezielle Ausstattung von Oberflächen für bestimmte Keimträger diskutiert.
