Compartive study of antimicrobial propeties of gold nanoparticles

Im laufenden Kampf gegen bakterielle Infektionen verlassen sich Ärzte auf ein mächtiges Werkzeug: Antibiotika. Diese Medikamente sind darauf ausgelegt, schädliche Bakterien daran zu hindern, sich zu vermehren, oder sie direkt abzutöten, damit der menschliche Körper heilen kann. Bakterien sind jedoch klug und anpassungsfähig; im Laufe der Zeit haben viele gelernt, gegen diese Medikamente resistent zu werden, was einst behandelbare Infektionen wieder gefährlich macht. Wenn Standardmedikamente versagen, suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen, um zurückzuschlagen, und wenden sich dabei oft an die mikroskopische Welt, um Inspiration zu finden. Ein solcher interessanter Bereich sind Goldnanopartikel. Dies sind winzige Goldpartikel, die so klein sind, dass hunderte von ihnen nebeneinander auf die Breite eines einzigen menschlichen Haares passen würden. Während Goldnanopartikel für ihre antimikrobiellen und immunreaktiven Eigenschaften bekannt sind, untersuchen Forscher nun, ob diese mikroskopischen Sprenkel die Bakterien direkt auf eigene Faust angreifen können oder ob zukünftige Studien mit funktionalisierten AuNPs dazu beitragen könnten, die antimikrobielle Resistenz zu verhindern.

Ein Forschungsteam der Karnataka State Open University in Indien unternahm den Versuch, diese Idee gegen eine spezifische und hartnäckige Art von Bakterien namens Klebsiella pneumoniae zu testen. Dieses Bakterium ist eine häufige Ursache für schwere Infektionen, einschließlich solcher, die bei schweren Wunden auftreten. Um die Antwort zu finden, nahmen die Wissenschaftler Proben von einem Patienten, der an einer schweren Infektion bekannt als Fournier-Gangrän litt. Sie züchteten die Bakterien in einer Laborumgebung auf speziellen Nährstoffplatten, um sicherzustellen, dass sie mit einer reinen Kultur arbeiteten. Sobald die Bakterien bereit waren, bereitete das Team einen Test vor, der simuliert, wie Ärzte prüfen, ob ein Medikament wirkt. Sie verteilten die Bakterien gleichmäßig auf einer gelartigen Oberfläche und schnitten kleine Vertiefungen, oder Löcher, hinein. In diese Löcher platzierten sie verschiedene Substanzen, um zu sehen, welche davon das Wachstum der Bakterien in der Umgebung stoppen würde.

Der Test beinhaltete drei spezifische Substanzen und eine Kontrolle. Zwei Vertiefungen erhielten unterschiedliche Chargen von Goldnanopartikeln, die aus verschiedenen Pharmaunternehmen stammten. Eine dritte Vertiefung erhielt eine Standard-Antibiotika-Kombination, die als Amoxicillin und Kaliumclavulanat bekannt ist. Die vierte Vertiefung wurde leer gelassen, nur mit einem flüssigen Trägerstoff, was als Blankocheck diente, um sicherzustellen, dass etwaige Ergebnisse auf die Substanzen selbst zurückzuführen sind und nicht auf die Flüssigkeit, in der sie sich befanden. Die Platten wurden dann für zwei Tage in einer warmen Umgebung gelassen, damit die Bakterien wachsen und die Substanzen mit ihnen interagieren konnten. Die Wissenschaftler maßen die klaren Kreise, die sich um die Vertiefungen bildeten, bekannt als Hemmhöfe. Ein größerer klarer Kreis bedeutet, dass die Substanz effektiver darin war, das Bakterienwachstum zu stoppen.

Nach vierundzwanzig Stunden waren die Ergebnisse eindeutig. Das Antibiotikum erzeugte einen signifikant größeren klaren Bereich als entweder der eine oder der andere Goldnanopartikel-Proben, während die leere Vertiefung keinerlei Wirkung zeigte. Der Unterschied wurde nach achtundvierzig Stunden noch deutlicher. Das Antibiotikum produzierte einen klaren Bereich mit einem Durchmesser von 23 Millimetern. Im Vergleich dazu erzeugte die erste Charge der Goldnanopartikel eine Zone von 1ดับ 18 Millimetern, während die zweite Charge lediglich 15 Millimeter erreichte. Die leere Vertiefung blieb unverändert, wobei die Bakterien bis an ihren Rand wuchsen. Diese Messungen zeigen, dass die Goldnanopartikel zwar eine gewisse Fähigkeit besaßen, die Bakterien zu verlangsamen, sie jedoch im Vergleich zur Standard-Antibiotikabehandlung in diesem spezifischen Test nicht so effektiv waren.

Die Forscher merkten an, dass die Ergebnisse mit gewissen Einschränkungen behaftet waren. Gold ist ein Schwermetall, das sich nicht leicht in Wasser löst, was es schwierig macht, es für diese Arten von Tests in flüssiger Form vorzubereiten. Aus diesem Grund ist nicht vollständig geklärt, wie sich die Nanopartikel durch die gelartige Agar bewegen, und die Standardmethoden, die zum Testen von Antibiotika verwendet werden, sind möglicherweise nicht perfekt geeignet, um die Wirkkraft von Goldnanopartikeln zu messen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass unter diesen spezifischen Bedingungen die antimikrobielle Aktivität der Goldnanopartikel gegen dieses spezielle Bakterium im Vergleich zum Antibiotikum minimal war. Die Autoren schlagen vor, dass zukünftige Arbeiten darauf abzielen könnten, die Oberfläche dieser Goldpartikel zu modifizieren, um sie effektiver zu machen, anstatt sich nur auf das Rohmaterial zu verlassen. Für den Moment deuten die Daten darauf hin, dass Goldnanopartikel zwar vielversprechend sind, aber noch kein Ersatz für etablierte Antibiotikatherapien bei der Behandlung dieser Art von Infektion sind.