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Elektrische Stimulation kann eine Alternative zu Antibiotika zur Wundbehandlung bieten
Forscher haben eine Möglichkeit entwickelt, elektrische Stimulation in Wundverbänden zu verwenden, die eine wirksame Alternative zu Antibiotika bieten können. Sie fanden heraus, dass ihr Ansatz fast alle eines multiresistenten Bakteriums eliminierte, das oft in schwer zu behandelnden Infektionen gefunden wird.
Das e-Scaffold reduzierte die Bakterienpopulation innerhalb von 24 Stunden auf das 1 / 10.000-fache ihrer ursprünglichen Größe (vorher links, nach rechts, Maßstab 50 ?m).
Bildnachweis: Washington State University
Das Team von der Washington State University (WSU) in Pullman beschreibt ihr elektrochemisches Gerüst oder "e-scaffold" Ansatz zur Wundheilung und wie sie es in der Zeitschrift getestet haben Wissenschaftliche Berichte.
Sie stellen fest, dass wenn sie das e-Gerüst auf einem Biofilm des sehr multi-arzneimittelresistenten verwendet Acinetobacter baumannii, tötete es fast alle Mikroben innerhalb von 24 Stunden. Die Bakterienpopulation wurde auf 1/10000 ihrer ursprünglichen Größe reduziert.
Auch, als sie das e-Scaffold auf mit infizierten Schweinegewebe testeten A. Baumannii, tötete es die meisten Bakterien ohne das umliegende Gewebe zu schädigen.
A. Baumannii ist oft an schwierig zu behandelnden Biofilminfektionen an Wundoberflächen beteiligt. Wenn Biofilme nicht sofort aus den Wunden entfernt werden, können sie die Heilung verzögern und eine chronische Infektion auslösen.
Aufgrund des steigenden Problems der Antibiotikaresistenz besteht ein dringender Bedarf an Alternativen. Nach Angaben des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) werden jedes Jahr mindestens 2 Millionen Amerikaner mit antibiotikaresistenten Bakterien infiziert, von denen mindestens 23.000 als direkte Folge dieser Infektionen sterben.
Wasserstoffperoxid greift den Biofilm an
Die Idee, elektrische Stimulation zur Behandlung von infizierten Wunden zu verwenden, gibt es seit über 100 Jahren, aber die Experimente wurden mit gemischten Ergebnissen durchgeführt. Ein Grund, schlägt Co-Autor Haluk Beyenal, ein Professor in Chemieingenieurwesen und Bioingenieurwesen, ein schlechtes Verständnis darüber vor, wie Elektrizität biologische Systeme beeinflußt.
Prof. Beyenal sagt, sie sind sehr erfreut über die Fortschritte, die sie in diesem Bereich erzielt haben:
"Wir betreiben hierzu seit vielen Jahren Grundlagenforschung und können sie schließlich auf die Technologie übertragen."
Er und seine Kollegen entdeckten, dass die Anwendung von Elektrostimulation auf Biofilm gelösten Sauerstoff zu Wasserstoffperoxid an der Elektrodenoberfläche reduziert.
Wasserstoffperoxid ist ein Desinfektionsmittel, das verschiedene essentielle Zellbestandteile in Bakterien und anderen Mikroben angreift.
Das Team entwickelte das e-scaffold aus leitfähigem Carbongewebe. Der elektrische Strom durch das Gerät - das als elektronisches Pflaster wirkt - erzeugt eine niedrige und konstante Konzentration von Wasserstoffperoxid, die Bakterien abtötet.
Die Methode funktioniert, sagt Prof. Beyenal, aufgrund der Art und Weise, wie es die elektrochemischen Reaktionen kontrolliert.
Andere Versuche, Gerüste für Wundverbände zu entwickeln, wurden mit gemischten Ergebnissen gefunden. Diese haben einen chemischen Ansatz verwendet - mit antibakteriellen Verbindungen wie Silber, Zink, Jod oder Honig, bemerken die Autoren. Aber das Problem mit diesen ist, dass sie im Laufe der Zeit an Wirksamkeit verlieren.
Das e-Gerüst scheint die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Abgabe einer antimikrobiellen Wirkung bei einer konstanten Konzentration für eine signifikante Zeitdauer zu erfüllen. Die Autoren schlussfolgern:
"Diese Forschung schafft eine neue Grundlage für eine alternative antibiotikafreie Wundauflage zur Beseitigung von Biofilmen."
Die Forscher haben ein Patent für das e-Scaffold beantragt und planen, dessen Auswirkungen auf andere Bakterienarten zu untersuchen.
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