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Schleimiger Bakterien-Panzer schützt vor Angriffen

Pixabay / Tame66

Zäher Schleim in Abflussrohren oder Plaque auf den Zähnen – wer diese Bakterien weg bekommen will, muss ordentlich schrubben. Doch wie schaffen es die Mikroorganismen, so hartnäckig zu sein?

Um sich vor Angriffen aus der Umwelt zu schützen, umgeben sich viele Bakterien mit einem dichten Panzer aus selbst hergestellten chemischen Bausteinen. Diese Kombination aus Bakterien und dem von ihnen produzierten Schleim nennt man Biofilm. Nicht nur in Abflussrohren, sondern auch an medizinischen Implantaten oder Schläuchen kann der Film jedoch zum Problem werden und Medikamente unwirksam machen. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben nun herausgefunden, warum die bakterielle Schutzschicht gegen Angriffe aus der Umwelt so widerstandfähig ist. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin NPJ Biofilms and Microbiomes veröffentlicht.

Die Bakterien bedienen sich an Tricks, welche aus der Pflanzenwelt schon lange bekannt sind: das wasserabweisende Verhalten der Blätter von Lotuspflanzen und Rosen. Genau wie die Blätter weist auch der Biofilm rauhe Strukturen sowohl im Mikrometer- als auch im Nanometerbereich auf, die dazu führen, dass die Benetzung mit Wasser erschwert wird. Doch „Biofilm ist nicht gleich Biofilm – auch wenn er vom selben Bakterium erzeugt wird“, so Studienautor Oliver Lieleg. Ob sich ein Biofilm eher wie ein Lotus- oder wie ein Rosenblatt verhält, hängt von der Nahrung der Bakterien ab. Ein wesentlicher Unterschied, der sowohl bei den Pflanzenblättern als auch bei den Biofilmen auftritt: Beim Lotus-Effekt werden kleine Luftbläschen zwischen dem Wassertropfen und der Oberfläche des Blattes eingeschlossen, beim Rosenblatt-Effekt dagegen nicht. Deshalb perlen Wassertropfen von Lotusblättern ab, haften aber an Rosenblättern ohne in das Blattinnere einzudringen.

„Wenn ein antibakterieller Stoff die Oberfläche eines Biofilms gar nicht erreicht, weil er abperlt, dann kann er auch nicht wirken. Wir müssen deshalb diese wasserabweisende Oberflächentextur verändern“, erklärt Oliver Lieleg. „Das wäre ein neuer Ansatzpunkt, um Biofilme von Oberflächen wie Rohren, Kathetern oder infizierten Wunden zu entfernen.“