Wie die Seltene Erde Cer im Kampf gegen Bakterien helfen kann

Nanopartikel aus Cerdioxid schützen vor bakteriellen Biofilmen und könnten die Entstehung resistenter Keime verhindern.

Sie besiedeln Tastaturen oder Türgriffe, aber auch Zahnoberflächen, Schleimhäute und Implantate: Sogenannte Biofilme, Bakterienpopulationen, die sich mit einer schützenden Schleimschicht umgeben. Dadurch können sie sich wesentlich besser gegen das Immunsystem, aber auch Biozide und Antibiotika behaupten. Häufig entwickeln die widerstandsfähigen Keime sogar gefährliche Resistenzen: Mehr als eine Million Menschen starben 2019 an einer Infektion mit Antibiotika-resistenten Erregern, so eine Studie im medizinischen Fachmagazin The Lancet.

Neue Strategien zur Bekämpfung von Bakterien sind also dringend gefragt. Viele aktuelle Forschungen konzentrieren sich darauf, die Bildung von Biofilmen zu verhindern oder zumindest zu erschweren. Mithilfe einer Verbindung des Seltenerdelements Cer haben die Johannes Gutenberg-Universität Mainz  (JGU) und die Bundesanstalt für Gewässerkunde in Koblenz (BfG) nun einen Ansatz entwickelt, der das Verteidigungssystem der Natur nachahmt.

Cerdioxid stört die Kommunikation der Bakterien

Nanopartikel aus Cerdioxid greifen dabei in die Kommunikation der Bakterien ein, durch die die Entstehung von Biofilmen überhaupt erst möglich wird. Diese „Absprache“ erfolgt über Signalmoleküle. Potenzielle Wirte der Erreger können diese Moleküle durch bestimmte Enzyme verändern und inaktivieren und schützen sich so gegen eine Besiedlung mit Biofilmen. Wie die Mainzer und Koblenzer Forscher nachweisen konnten, imitieren die Cerdioxid-Nanopartikel diese enzymatischen Prozesse.

Die Verfahren funktioniere nicht nur im Labor, sondern auch im täglichen Gebrauch, so Nils Keltsch von der BfG. In der Praxis könnte die ungiftige und chemisch sehr stabile Seltenerdverbindung etwa in antibakteriellen Oberflächenbeschichtungen zum Einsatz kommen. Cerdioxid sei somit eine praktikable, kostengünstige und zudem umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Bioziden, erklärt Doktorandin Eva Pütz.

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