Race for the Surface: DNA Multifunktionale -Beschichtung kann gleichzeitig Implantatinfektionen Verhindern und die Osseointegration Unterstützen

Biomedizinische Implantate spielen in der modernen Medizin eine wichtige Rolle für die Wiederherstellung der Körperfunktion. Implantat-assoziierte Infektionen weisen jedoch eine hohe Mortalität auf, da Bakterien, welche die Implantatoberflächen besiedeln, einen Biofilm bilden, der sie vor Immunzellen und Antibiotika schützt. Eine Antibiotikabehandlung ist daher erfolglos. Die Adhäsion der Bakterien an der Implantatoberfläche ist der erste Schritt zur Biofilmbildung. Daher besteht eine vorbeugende Strategie darin, antiadhäsive Beschichtungen zu verwenden. Echte antiadhäsive Beschichtungen verringern jedoch nicht nur die Bakterienbesiedlung, sondern auch die Gewebeintegration. Die ultimative Lösung ist daher eine multifunktionale Beschichtung, an der die Mikroben nicht adhärieren können, welche antimikrobielle Eigenschaften aufweist und gleichzeitig die Gewebeintegration unterstützt. Das Bakterium Caulobacter cresentus lebt auf Oberflächen und lagert DNA ab, um die Ansiedlung anderer Bakterien in seiner Umgebung zu verhindern. Wir stellten die Hypothese auf, dass DNA-Beschichtungen die Bildung von Biofilmen im Allgemeinen verhindern können. Andere Forscher haben gezeigt, dass DNA-Beschichtungen die Biokompatibilität von Implantatmaterialien verbessern. Daher nehmen wir an, dass DNA-Beschichtungen die einzigartige Eigenschaft der Bakterienabstoßung besitzt, ohne gleichzeitig die Biokompatibilität zu beeinträchtigen. Wir stellten DNA-Beschichtungen mithilfe der „Layer-by-Layer“-Technik her und zeigten, dass die Adhäsion von Staphylococcus- und Pseudomonas-Bakterien an Implantatoberflächen signifikant abnahm, was zu einer verringerten Besiedlung führte, und keine zytotoxischen Wirkungen auf Osteoblastenzellen zeigten (Abbildung 1). Die gleichzeitige Untersuchung der bakteriellen Biofilmbildung und des Wachstums von Säugetierzellen, d.h. Race for the surface, auf DNA-Mehrschictbeschichtungen wurde jedoch nicht untersucht. Ziel dieses Projekts ist es, multifunktionale, mehrschichtige DNA-Beschichtungen mit inkorporierten antimikrobiellen Peptiden und die Untersuchungen des gleichzeitigen Wachstums von bakterieller Biofilmbildung und Säugerzellen basierend auf dem konzept des Rennens um die Oberfläche.