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Fragestellung: Prothesen- und Implantat-assoziierte Infektionen führen oft zu großen klinischen Problemen. Auch wegen steigenden Antibiotikaresistenzen soll Adhäsion und Biofilmbildung durch Keime zusätzlich durch spezielle Oberflächenstrukturierung oder Oberflächenbeschichtung vermieden werden. Eine Strategie ist die Verwendung von antibakteriell-wirkendem Silber in unterschiedlicher Form. Die oxidative Auflösung von Silber führt zur Silberionen-Freisetzung, die antimikrobielle Aktivität induzieren. Es ist möglich, durch Kombination von Platin-Gruppen-Elementen mit Silber eine erhöhte Silberfreisetzung bei insgesamt reduzierter Silbermenge zu erreichen und dadurch eine höhere antibakterielle Aktivität unter Zellkulturbedingungen zu erzeugen. Die antibakterielle Wirkung von derartigen Beschichtungen in Geweben ist aber weniger untersucht. Deswegen sollte hier ein in vitro Gewebsmodell entwickelt und getestet werden, um die antimikrobielle Aktivität auch in gewebsständigen Bakterienkolonien zu erfassen.

Methodik: Verschiedene Silber-Dot-Arrays (5mm x 5mm, 16 bis 400 dots/mm²) wurden auf Dünnschichten von Titan (Ti) oder Platin (Pt), Palladium (Pd) bzw. Iridium (Ir) durch Magnetron-Sputter- und photolithographischem Verfahren hergestellt. Mikrobiologische Analysen wurden mit S.aureus (DSMZ 1104) durchgeführt. Keimsuspensionen wurden mit humanem Citrat-Plasma gemischt, wobei drei Volumenverhältnisse von Plasma:Keimsuspension verwendet wurden (1:2, 1:1, 2:1), um unterschiedliche Clot-Festigkeiten zu gewinnen. Anschließend wurden durch Zugabe von Calciumchlorid (50ul/1ml Plasma) die Gemische zum Gelieren gebracht und damit gewebsartige bakterienhaltige Plasmaclots generiert. Nach Einbetten der Silber-Dot-Probekörper in die Plasmaclots wurden diese bei 37 ° C für 24 h kultiviert. Zusätzlich wurden Plasmaclots mit Nanosilber-Partikel oder Silberacetat in unterschiedlichen Konzentrationen (1- 100 ug/ml) analog hergestellt. Viable Bakterien wurden dann fluoreszenzmikroskopisch (Syto9) im Plasmaclot oder in Überständen durch Ausplattieren auf Blutagar quantifiziert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Sphärisch-wachsende Bakterienkolonien konnten innerhalb von Kontroll- Plasmaclots als kontaminiertes Gewebemodell etabliert werden. Von den unter Zellkulturbedingungen antibakteriell wirkenden (Ag-Ti) und hoch-antibakteriell wirkenden (Ag-Pt, Ag-Pd, Ag-Ir) Silber-Dot-Arrays war innerhalb der Plasmaclots nur noch der Ag-Ir in der Lage, die Metalloberfläche steril zu halten. Korrelierend dazu mussten im Vergleich zum Flüssigsystem der Zellkultur die Nanosilber- und Silberacetat-Konzentrationen in Plasmaclots bis zu zehnfach erhöht werden, um gleiche antibakterielle Effekte zu erhalten. Zunehmende Festigkeit der Plasmaclots erforderte dabei höhere Silberkonzentrationen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die antibakterielle Silberwirkung durch hohe Proteinkonzentrationen und eingeschränkte Diffusion in gewebeartiger Umgebung limitiert ist und damit neue Entwicklungen wie Ag-Ir-Systeme notwendig sind.