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Infektionsforschung: 3-D-Drucker schafft Käfig für Keime

Gelatinekäfige für Bakterien: Entstehung von Resistenzen gegen Antibiotika erforschen Zur Großansicht
Jodi Connell

Gelatinekäfige für Bakterien: Entstehung von Resistenzen gegen Antibiotika erforschen

3-D-Drucker ermöglichen neue Einblicke in das Verhalten gefährlicher Bakterienkulturen. Forscher haben nun einen Käfig erschaffen, den Keime nicht überwinden können - ihre Wirkung lässt sich damit genau erforschen.

Mit Hilfe von 3-D-Druckern lassen sich Wachstum und Verhalten von Bakteriengemeinschaften bis ins Detail untersuchen. Mit einem lasergestützten Verfahren haben Forscher der University of Texas in Austin, USA, Gelatinekäfige für Keime geschaffen, deren Bedingungen sich exakt kontrollieren lassen.

Auf diese Weise könne die Entstehung von Resistenzen gegen Antibiotika oder Therapien gegen Infektionen erforscht werden, schreiben die Wissenschaftler um Jody Connell im Wissenschaftsmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" ("PNAS").

Die Forscher entwickelten aus Proteinen eine Nährlösung, die bei mehr als 35 Grad Celsius flüssig ist. Nachdem sie die Bakterienkulturen hineingeben, kühlen sie die Lösung so weit ab, dass sie geliert. Mit einem feinen Laser können sie Eiweißmoleküle in der Lösung in jede gewünschte Form bringen - auch in Strukturen, die menschlichem Körpergewebe ähneln.

So entstehen hochdünne, nur Mikrometer dicke Wände, die Bakterien nicht durchdringen können, die aber durchlässig für Biomoleküle sind. Bakterienstämme können durch die Wände über Botenstoffe Stoffe austauschen.

Überleben trotz Resistenz

"Das erlaubt uns, im Grunde genommen jede Variable zu kontrollieren", sagt Connell. "Außerdem können wir jene komplexen Bakteriengemeinschaften präziser nachstellen, die bei Infektionen bestehen, bei denen gewöhnlich mehrere Bakterienarten miteinander interagieren."

Konkret untersuchte das Team zwei Bakterien, die beim Menschen Entzündungen auslösen können: Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa. Die Forscher bauten mit dem 3-D-Drucker einen Gelatinekäfig um eine Staphylokokken-Kultur. Außen herum platzierten sie einen Käfig mit Pseudomonas.

Je dichter die Pseudomonas-Kultur war, desto mehr Staphylokokken überlebten den Einsatz eines Antibiotikums. Der Pseudomonas-Stamm produzierte einen Stoff, der das Mittel zerstört. So überlebten bis zu 80 Prozent der Staphylokokken - obwohl sie eigentlich gegen das Antibiotikum nicht resistent waren.

"Das Mikro-3-D-Drucken sollte ein wertvolles Werkzeug sein, um Mechanismen und Dynamiken anpassungsfähiger Reaktionen von Bakterien auf ihre Umgebungsbedingungen zu untersuchen", schreiben die Forscher. Sie räumen allerdings ein, dass ihr Verfahren teuer ist.

boj/dpa

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