Kampf gegen Bakterien auf der ISS


20.03.2019 16:51 Uhr

Wie lässt es sich verhindern, dass multiresistente Keime überleben und sich ausbreiten? Forscher/-innen um Prof. Dr. Elisabeth Grohmann haben auf der Internationalen Raumstation eine neue Beschichtung getestet, die Bakterien auf Oberflächen deutlich reduziert.

Die Internationale Raumstation (ISS) ist ein geschlossener Lebensraum (Habitat) in einer extrem unwirtlichen Umgebung. Aufgrund dieser speziellen Bedingungen kann sich die menschliche Mikroflora drastisch verändern und sogar ein Gesundheitsrisiko für die Astronautinnen und Astronauten darstellen. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, untersuchte Prof. Dr. Elisabeth Grohmann, Mikrobiologie-Professorin am Fachbereich V, gemeinsam mit ihrem Team, wie Keime auf der ISS bekämpft werden können.

Resistente Krankheitserreger auf der ISS

Für ihre in „Frontiers in Microbiology“ erschienene Studie analysierten die Forscher/-innen die antimikrobielle Aktivität von AGXX, einer neuen Oberflächenbeschichtung, die aus Elementen von Silber und Ruthenium besteht. Zum Vergleich testeten sie eine konventionelle Silberbeschichtung und eine nicht beschichteten Stahloberfläche. Die Materialien wurden für sechs, zwölf und 19 Monate auf der ISS angebracht – dort, wo die Astronautinnen und Astronauten besonders häufig ein- und ausgehen: an der Toilettentür.

Die Bakterien, die auf den antimikrobiellen Oberflächen (AGXX und Silber) bzw. auf der Stahloberfläche überlebt hatten, wurden isoliert, identifiziert und charakterisiert, zum Beispiel bezüglich Antibiotikaresistenzen.

Neue Beschichtung wirkt effektiv gegen Bakterien

Die neue antimikrobielle Beschichtung erwies sich als sehr effektiv, dagegen zeigte die konventionelle Silberbeschichtung nur eine geringe antimikrobielle Aktivität:

Nach sechs Monaten auf der ISS war die AGXX-Oberfläche, im Gegensatz zu den beiden anderen Materialien, bakterienfrei. Nach einem Jahr fanden sich neun, nach 19 Monaten drei Bakterien auf der neuen antimikrobiellen Oberfläche – und damit 80 Prozent weniger als auf der Stahloberfläche. Auf der konventionellen Silberbeschichtung hatten 30 Prozent weniger Bakterien überlebt als auf dem Stahl.

„Die Anzahl der überlebenden Bakterien vom Stahl nahm über die Silberoberfläche bis zum AGXX stark ab“, fasst Prof. Dr. Elisabeth Grohmann zusammen. „Die mikrobielle Vielfalt erhöhte sich auf allen drei Materialien mit der Zeit – auch auf der Silber-Ruthenium-Schicht. Dass hier einige Krankheitserreger überleben konnten, liegt daran, dass sich nach und nach tote Organismen oder Staubpartikel auf der Beschichtung absetzen und den direkten Kontakt mit den Bakterien verhindern“, so die Mikrobiologin.

Die meisten Krankheitserreger, die von den Oberflächen isoliert wurden, waren gegen mehr als drei Antibiotika resistent. Das wichtigste Ergebnis ist jedoch, dass gefährliche Krankheitserreger wie Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA) oder Vancomycin-resistente Enterokokken (VRE) auf keiner Oberfläche gefunden worden sind. Das bedeutet, das Infektionsrisiko für die Astronautinnen und Astronauten ist im Allgemeinen gering – besonders, wenn kontaminationsgefährdete Oberflächen mit antimikrobiellen Oberflächen wie AGXX beschichtet sind.

Studie

Die Studie Biofilm Forming Antibiotic Resistant Gram-Positive Pathogens Isolated From Surfaces on the International Space Station erschien am 19.3.2019 in Frontiers in Microbiology

  • Das Drittmittelprojekt wurde finanziert durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie), Projektträger ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
  • Kooperationspartner: Largentec GmbH Berlin: Prof. Dr. Uwe Landau, Dr. Carsten Meyer;
    Dr. Natalia Novikova, Institut für Biomedizinische Probleme (IBMP), Russische Akademie der Wissenschaften, Moskau
  • Mitarbeiterinnen an der Beuth Hochschule: Lydia-Yasmin Sobisch (Masterstudentin Biologie FU Berlin), Patricia Oles (Bachelorstudentin Biotechnologie Beuth Hochschule), Ankita Vaishampayan (wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Beuth Hochschule)
Testoberflächen mit und ohne antimikrobielle Beschichtung an der Toilettentür der ISS © Dr. Natalia Novikova, IBMP

Testoberflächen mit und ohne antimikrobielle Beschichtung an der Toilettentür der ISS © Dr. Natalia Novikova, IBMP