Teebaumöl kann Antibiotika bei der Bekämpfung von Infektionen ersetzen

Forscher haben die antibakteriellen Eigenschaften von Teebaumöl genutzt, um eine bioaktive Beschichtung zu schaffen, die Bakterien von medizinischen Geräten fernhält. Die Erkenntnisse könnten helfen, Millionen von Infektionen pro Jahr abzuwehren.

Je mehr Antibiotika wir verwenden, desto weniger wirksam werden sie, was zum Auftreten von „Superbugs“ führt, die gegen die antibakteriellen Eigenschaften der Medikamente resistent sind.

Jedes Jahr infizieren sich bis zu 2 Millionen Menschen in den USA mit einem arzneimittelresistenten Bakterium, und die meisten dieser Infektionen treten in Krankenhäusern auf.

Mohan Jacob, der Leiter des Fachbereichs Elektrotechnik und Elektronik an der James Cook University (JCU) in Queensland, Australien, erklärt, dass eine große Anzahl dieser Bakterien auf dem „Biofilm“ zu finden ist, der sich auf medizinischen Geräten bildet.

Biofilm-Infektionen sind ein wachsendes Gesundheitsproblem an sich. „Allein in den USA werden jährlich etwa 17 Millionen neue Biofilm-bedingte Infektionen gemeldet, die zu etwa 550.000 Todesfällen pro Jahr führen“, sagt Prof. Jacob.

„Man geht davon aus, dass etwa 80 Prozent der weltweiten chirurgisch bedingten Infektionen mit der Bildung von Biofilmen zusammenhängen“, fügt er hinzu.

Gibt es also im Zusammenhang mit der Antibiotikaresistenz eine Möglichkeit, die Bildung von bakteriellen Biofilmen auf medizinischen Geräten zu verhindern, ohne auf Antibiotika zurückzugreifen?

Die Forscher glauben ja. Pflanzen produzieren von Natur aus antimikrobielle Moleküle, und in den letzten Jahren haben Wissenschaftler die Nanotechnologie eingesetzt, um die Kraft dieser Verbindungen zu nutzen und antibakterielle Beschichtungen herzustellen.

Die pflanzlichen Verbindungen werden als pflanzliche Sekundärmetabolite (PSM) bezeichnet, da sie für das Überleben und die Funktion einer Pflanze nicht essentiell sind.

Eine zentrale Herausforderung bei der Herstellung von antibakteriellen Beschichtungen aus PSMs bestand jedoch darin, den natürlichen flüssigen Zustand der Verbindungen in einen festen Zustand zu überführen, ohne dabei ihre antibakteriellen Eigenschaften zu verlieren.

Nun hat ein Forscherteam um Prof. Jacob einen Weg gefunden, PSMs in bioaktive Beschichtungen für medizinische Geräte zu verwandeln.

Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Polymers veröffentlicht.

Flüssiges Teebaumöl in eine feste Beschichtung verwandeln

Prof. Jacob erklärt weiter, was PSMs sind: „Sie werden aus Dingen wie ätherischen Ölen und Kräuterextrakten gewonnen und haben relativ starke antibakterielle Breitbandaktivitäten.“

„PSMs sind eine kostengünstige, erneuerbare Ressource, die in kommerziellen Mengen verfügbar ist, eine begrenzte Toxizität aufweist und potenziell andere Mechanismen zur Bekämpfung von Bakterien besitzt als synthetische Antibiotika“, fügt er hinzu.

Studien-Co-Autorin Kateryna Bazaka, eine Adjunct Senior Research Fellow an der JCU, erklärt das Verfahren, mit dem die Wissenschaftler die Herausforderung meistern konnten, flüssige PSMs in eine feste Beschichtung aus Polymeren zu verwandeln.

Polymere – wie der natürlich vorkommende Kautschuk und Zellulose oder das künstlich hergestellte Teflon und Polyurethan – zeichnen sich durch eine widerstandsfähige, „kettenartige Struktur“ aus.

„Wir haben plasmagestützte Verfahren innerhalb eines Reaktors verwendet, der die Dämpfe des ätherischen Öls enthält. Wenn die Dämpfe einer Glimmentladung ausgesetzt werden, werden sie umgewandelt und setzen sich als feste biologisch aktive Beschichtung auf der Oberfläche eines Implantats ab.“

Kateryna Bazaka

„Diese haben gute antibakterielle Eigenschaften gezeigt“, fährt sie fort.

Plasmapolymerisationstechniken werden schon seit einigen Jahrzehnten eingesetzt, um bioaktive Oberflächen zu erzeugen. In der neuen Studie konzentrierten sich die Forscher auf die Umwandlung der PSMs von Teebaumöl, auch bekannt als Melaleuca alternifolia.

Bazaka erklärt, warum die Plasmatechnik für die Umwandlung von PSMs in feste, bioaktive Beschichtungen besonders geeignet ist. Sie sagt: „Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist, dass wir während des Herstellungsprozesses keine anderen Chemikalien, wie etwa Lösungsmittel, verwenden.“

„So besteht keine Gefahr, dass potenziell schädliche Chemikalien in der Beschichtung verbleiben oder diese die Oberfläche des Materials, auf das die Beschichtung aufgetragen wird, beschädigen. Außerdem wird der Herstellungsprozess dadurch umweltfreundlicher“, fügt sie hinzu.

Wenn Teebaumöl-Komponenten am Ende routinemäßig zum Schutz der Oberfläche von Medizinprodukten verwendet werden, könnten jedes Jahr Millionen von Infektionen verhindert werden.