Antibakterielle Nanostruktur von Libellenflügeln

An der Swinburne University haben Wissenschaftler einen bakterienabtötenden Effekt von Libellenflügeln entdeckt und diesen auf eine desinfizierende Beschichtung übertragen. Der Effekt geht auf Nanosäulen an der Oberfläche der Flügel zurück, die bestimmte Bakterienarten durchbohren und somit abtöten können. Das spanisch-australische Forscherteam rund um Elena Ivanova hat den Mechanismus an einer ultradünnen Siliziumbeschichtung reproduziert und hat damit eine passive, rein mechanisch wirkende Desinfektionsmethode entwickelt.

Schlechte Reflexionseigenschaften der Nadelstruktur

Mithilfe eines Lasers brachten die Wissenschaftler in die Oberflächenstruktur des Siliziums eine 10-20 Nanometer dicke und 500 Nanometer hohe Nadelstruktur in das Silizium ein. Berührt die Zellwand eines Bakteriums die dünnen Siliziumnadeln, wird die Schützhülle des Keims zerstört und das Bakterium stirbt innerhalb kurzer Zeit ab.

“Das Prinzip ist so grundlegend, dass es bei allen Keimen funktioniert”, sagt der Materialforscher Vladimir Baulin aus Tarragona. Im Rahmen einer Studie haben die Forscher die Wirkung der Neuentwicklung mit einer normalen Glasfläche sowie einer herkömmlichen Siliziumschicht verglichen. Das im Fachjournal “Nature Communications” veröffentlichte Ergebnis war, dass die Nanoschicht aus so genanntem schwarzem Silizium innerhalb von sechs Stunden Bakterien abtötet, die sich normalerweise sehr gut fortpflanzen würden. Zu den untersuchten Keimen gehörte auch der gefürchtete Krankenhauskeim “Staphylococcus Aureus”, mit dem sich alleine in Deutschland jährlich rund 4.000 Patienten bei einem Aufenthalt in einer Klinik infizieren.

Die Bezeichnung “Schwarzes Silizium” geht auf die schlechten Reflexionseigenschaften der Nadelstruktur für Lichtstrahlen zurück. Diese wurde vor einigen Jahren bereits als Antireflexionsbeschichtung für Solarzellen erfolgreich getestet, um den Wirkungsgrad deutlich zu erhöhen. Die Wissenschaftler können sich die Anwendung der Beschichtung nun für Implantate oder OP-Tische sehr gut vorstellen.

Einen ausführlichen Bericht finden Interessierte im Magazin “Natur Communications” unter: www.nature.com