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Nanomaterial

Photoaktive Nanomaterialien im Kampf gegen Krebs und Keime

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Als Ausgangsmaterial verwenden die Forscher so genannte Zeolith-L-Nanokrokristalle. In einem einfachen und kostengünstigen Verfahren werden diese Nanopartikel mit einer Komponente versehen, durch die eine Anheftung der Partikel an die Bakterienoberfläche ermöglicht wird. Zusätzlich werden die Partikel mit einem Farbstoff ausgestattet, der unter dem Fluoreszenzmikroskop grün leuchtet und die Bakterien sichtbar macht. Die Wirksamkeit der Nanopartikel beruht auf der Methode der „photodynamischen Therapie“: Bei Bestrahlung mit Licht wird eine Reaktion in Gang gesetzt, durch die die Bakterienzellen abgetötet werden. Dazu heften die Forscher einen dritten Stoff an die Mikrokristalle an, der durch rotes Licht aktiviert wird und bestimmte aggressive Sauerstoff-Moleküle erzeugt. Diese Sauerstoff-Moleküle – „Singulett-Sauerstoff“ – starten eine Reaktionskette, welche die Bakterienzelle zerstört [1].

Eine Technologie – zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten

Nachdem die Grundlagen des Verhaltens der Farbstoffmoleküle an den Kristalloberflächen erforscht sind [2], werden derzeit weitere Nanomaterialien entwickelt, die sich durch eine bessere Wasserlöslichkeit und Abbaubarkeit auszeichnen [3]. Des Weiteren muss der Zusammenhang zwischen deren strukturellen Eigenschaften und ihrer Effizienz gegenüber gramnegativen und grampositiven Bakterien verstanden werden, um diese zielorientiert zu optimieren.

Nicht nur für den Einsatz in der Medizin sind solche Aspekte relevant: Die Nanomaterialien sollen so weiterentwickelt werden, dass sie auch auf Sonnenlicht reagieren. Beschichtet man mit ihnen lichtdurchlässige Wasserbehälter, beispielsweise Solarkollektoren, und leitet Trinkwasser durch die Behälter, ließe sich dieses unter Sonneneinstrahlung dekontaminieren.

Ein solches Verfahren birgt sozioökonomisches Potenzial, denn es würde in vielen infrastrukturschwächeren Regionen dieser Erde dazu beitragen, die Versorgung der Menschen mit sauberem Trinkwasser nachhaltig zu verbessern. Auf diese Weise ließe sich mithilfe des Sonnenlichts Wasser ohne den Einsatz teurer Chemikalien von schädlichen Keimen befreien.

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