Bei der photodynamischen Therapie werden Bakterien durch Bestrahlung abgetötet. Bisher war die Methode nur für oberflächliche Infektionen geeignet. Forscher stellten nun eine Variante vor, mit der auch tiefe Gewebeschichten erreicht werden.
Antibiotikaresistente Keime sind auf dem Vormarsch. Für gesunde Menschen zwar oft harmlos, nutzen die gefürchteten Krankenhauskeime, wie der Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Verletzungen und frische Operationswunden als Eintrittspforte oder befallen immungeschwächte Patienten. Da Antibiotika nicht mehr wirken, ist die Bekämpfung problematisch.
Eine vielversprechende Alternative ist die antibakterielle photodynamische Therapie, die bereits häufig in der Zahnmedizin eingesetzt wird. Dabei wird lokal durch Bestrahlung eines lichtaktivierbaren Stoffs eine photodynamische Reaktion ausgelöst, bei der eine angeregte Form des Sauerstoffs – Singulett-Sauerstoff (1O2) – erzeugt wird. Anders als Antibiotika attackiert dieser gleichzeitig verschiedene biomolekulare Stellen der Bakterien. Die Anwendung ist einfach, sicher, schmerzfrei und weitestgehend frei von Nebenwirkungen.
Bisher können nur oberflächliche Infektionen behandelt werden, da das benötigte Licht nur wenige Millimeter ins Gewebe eindringt und in tieferen Gewebeschichten zudem nicht ausreichend Sauerstoff für eine effektive Behandlung vorhanden ist. Ein Team der Beijing University of Chemical Technology hat jetzt einen neuen Ansatz für eine photodynamische Therapie entwickelt: Eine Art Singulett-Sauerstoff-Batterie. Damit können auch tiefsitzende bakterielle Infektionen bekämpft werden, da weder Licht noch externer Sauerstoff benötigt werden.
Die Umwandlung von Sauerstoff in reaktiven Singulett-Sauerstoff durch Bestrahlung in Anwesenheit eines lichteinfangenden Moleküls erfolgt hier bereits vorher. Die „Batterie“ wird dann mit dem Singulett-Sauerstoff aufgeladen.
Sauerstoffladung gegen multiresistente Keime. Credit: Wiley-VCH.
Sie besteht aus einem speziellen stickstoffhaltigen Kohlenstoff-Sechsring, der den Singulett-Sauerstoff fest bindet. Das reaktive Sauerstoff-Molekül überbrückt dabei zwei gegenüberliegende Ecken des Rings. Ein an den Ring gebundenes Peptid erkennt spezifisch MRSA-Bakterien, sodass sich die molekularen Batterien in und an den Bakterien anreichern und hier kontinuierlich Singulett-Sauerstoff abgeben.
Die Bakterien werden an vielen verschiedenen Stellen gleichzeitig angegriffen, z. B. an Membranen, an DNA, an Enzymen und an anderen Proteinen. Daher ist eine Resistenzentwicklung so gut wie unmöglich. In einem Test wurde Mäusen die Singulett-Sauerstoff-Batterie verabreicht. Dabei erwies sie sich als sehr wirksam gegen durch MRSA hervorgerufene Lungenentzündungen. Systemische Nebenwirkungen wurden nicht beobachtet.
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung der Gesellschaft Deutscher Chemiker. Hier findet ihr die Originalpublikation.
Bildquelle: Jeremy Bishop, unsplash.
