Resistenz und Toleranz – Ist Silber mehr als einEdelmetall?Thomas U. Keller, Mikrobiologe/BiochemikerNiederrheinischer Pfl...
Mannschaftssport
Wie funktioniert diese Verteidigung?
Überlebensstrategien: Teambildung
Kolonisierung neuer Welten
Der Biofilm
Das Team
FC Augenklinik Augsburg
Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatolo...
Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)           Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneou...
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Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)    Der Biofilm ist eine organisierte Gemeinschaft     verschiedener Kultur...
Der Schutz
Die AbwehrlinieDer Biofilm
Abwehr von Feinden
Abwehrkampf der Natur: Antibiotika
Survival of the fittest
AntibiotikaAntibiotika (v. altgriech. ἀντί- „anstelle, gegen“ und βίος„Leben“ mit lateinischer Endung; Einzahl Antibiotiku...
Rettich             Blausäure          Atembeschwerden
Antibiotika in der modernen Medizin
Antibiotika in der modernen MedizinProteinsynthese         Struktur und Funktion der:                       DNA:Aminoglyko...
Antibiotika in der modernen MedizinDie meisten eingesetzten Antibiotika sind chemisch –kommen in der Natur in der Form nic...
Abwehrkampf der Bakterien I:      Die Resistenz
Mechanismus der ResistenzbildungErkennnen      ImmunsystemAbwehrenWeitersagen
Beta-Lactam RingErkennen
AbwehrenResistenz gegen Antibiotika:•    Synthese von Enzymen (spontane Mutation,     selektive Mutation)•    Stören/zerst...
Weitersagen              Plasmid
Weitersagen zwischen gleichen StämmenMRSA=Methicillin-resistente Staph. aureus
EHEC
Weitersagen zwischen verschiedenen Stämmen         VRSA= Vancomycin resistente Staph. aureus
Abwehrkampf der Bakterien II:       Die Toleranz
Survival of the fittest   Resistent!             Resistent?
Karitativ eingestellte Bakterien opfern sich fürdie GemeinschaftNature: Vol 467/2 September 2010
Survival of the fittest                               Tolerante Bakterien                               Erhöhen der Pumpe...
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Silber als Naturprodukt
Resistenz ?              Penicillin                              Ag+Resistenz Antibiotika:                     Resistenz A...
Wie kommt das Silber in die Zelle    Zelleigenes Pumpensystem      Bakterien Innenraum (Cytoplasma)
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Abwehr von Ag+
Abwehr von Ag+ (geringeKonzentration)
Abwehr von Ag+ (hoheKonzentrationen)
Abwehr von eindringendem Ag+Membran-Pumpen, die den Stofftransport sowie die Zellatmung steuern
Toleranz gegen Ag+Mechanismen:• Erhöhung der Pumpenleistung um Ag+ aus der Zelle zubefördern Einbau von zusätzlichen Pumpe...
Minimale bakterizide Konzentration (MBC)•    MRSA = 60 ppm (Maple et al 1992)•      Acticoat-Konzentration gemessen in tr...
Stoffklassen mit Ag+
Ag+ im Altertum
Ag+ im Mittelalter
Salbe
Silbersulfadiazine (SSD)•    Wird primär bei Verbrennungen eingesetzt•    Ag an Sulfadiazine gebunden Komplex wirkt an de...
Matrixgebundenes Silber
Matrixgebundenes Silber      Aktivkohle + Silber (Actisorb® Silver      220)       Hydrofaser + Silber (Aquacel®       Ag)...
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PolyestermatrixSILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
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Nanokristallines Silber                          Polyestergerüst
Nanokristallines Silber aktiviert                                                                                         ...
Nanokristallines Silber Acticoat®                                Ag+     Ag+                                              ...
Zusammenfassung• Praktisch          alle bekannten Resistenzen sind gegensynthetisch hergestellte Antibiotika festgestellt...
NPK2011: Resistenz und Toleranz bei Bakterien - Ist Silber mehr als ein Edelmetall?
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Thomas U. Keller, Smith & Nephew, Schweiz

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NPK2011: Resistenz und Toleranz bei Bakterien - Ist Silber mehr als ein Edelmetall?

  1. 1. Resistenz und Toleranz – Ist Silber mehr als einEdelmetall?Thomas U. Keller, Mikrobiologe/BiochemikerNiederrheinischer Pflegekongress 28.-29.09.2011
  2. 2. Mannschaftssport
  3. 3. Wie funktioniert diese Verteidigung?
  4. 4. Überlebensstrategien: Teambildung
  5. 5. Kolonisierung neuer Welten
  6. 6. Der Biofilm
  7. 7. Das Team
  8. 8. FC Augenklinik Augsburg
  9. 9. Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
  10. 10. Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing) Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
  11. 11. Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing) Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
  12. 12. Das Leben im Biofilm (Genetic finger printing)  Der Biofilm ist eine organisierte Gemeinschaft verschiedener Kulturen  Der Zusammensetzung des Biofilms hängt von der Wunde ab  Im Biofilm herrscht eine Symbiose zwischen anaeroben und aeroben Bakterienarten.  Die vorhandenen Rohstoffe (Exudat) bestimmen den Alltag Jo M. Martin et al. Molecular Biology: New Dimension for Cutaneous Biology and Wound Healing; J. of Invetigatind Dermatology, Vol 130, 2010
  13. 13. Der Schutz
  14. 14. Die AbwehrlinieDer Biofilm
  15. 15. Abwehr von Feinden
  16. 16. Abwehrkampf der Natur: Antibiotika
  17. 17. Survival of the fittest
  18. 18. AntibiotikaAntibiotika (v. altgriech. ἀντί- „anstelle, gegen“ und βίος„Leben“ mit lateinischer Endung; Einzahl Antibiotikum) sindim ursprünglichen Sinne natürlich gebildete,niedermolekulare Stoffwechselprodukte von Pilzen oderBakterien, die schon in geringer Konzentration dasWachstum von anderen Mikroorganismen hemmen oderdiese abtöten.
  19. 19. Rettich Blausäure Atembeschwerden
  20. 20. Antibiotika in der modernen Medizin
  21. 21. Antibiotika in der modernen MedizinProteinsynthese Struktur und Funktion der: DNA:Aminoglykoside ChinolineLincosamide NitrofuraneMakrolide NitrimidazoleOxazolinoideZellwandaufbau:TetracyclineBactracin Struktur und Funktion derB-Laktam-Antibiotika Zellmembran:Fostomycin ColistinGlykopeptide Polymyxin FolsäuresynthesRibosomen: eRifampcin Sulfonamide Trimethoprin
  22. 22. Antibiotika in der modernen MedizinDie meisten eingesetzten Antibiotika sind chemisch –kommen in der Natur in der Form nicht vorDie meisten Antibiotika sind max. 70 Jahre altDie Möglichkeit der weiteren chemischen Modifikationen sindbeschränkt Der Vorrat an neuen Antibiotika sinkt
  23. 23. Abwehrkampf der Bakterien I: Die Resistenz
  24. 24. Mechanismus der ResistenzbildungErkennnen ImmunsystemAbwehrenWeitersagen
  25. 25. Beta-Lactam RingErkennen
  26. 26. AbwehrenResistenz gegen Antibiotika:•  Synthese von Enzymen (spontane Mutation, selektive Mutation)•  Stören/zerstören der 3D-Struktur•  Inaktivieren der aktiven Komponente•  Zerlegung in Einzelmoleküle
  27. 27. Weitersagen Plasmid
  28. 28. Weitersagen zwischen gleichen StämmenMRSA=Methicillin-resistente Staph. aureus
  29. 29. EHEC
  30. 30. Weitersagen zwischen verschiedenen Stämmen VRSA= Vancomycin resistente Staph. aureus
  31. 31. Abwehrkampf der Bakterien II: Die Toleranz
  32. 32. Survival of the fittest Resistent! Resistent?
  33. 33. Karitativ eingestellte Bakterien opfern sich fürdie GemeinschaftNature: Vol 467/2 September 2010
  34. 34. Survival of the fittest Tolerante Bakterien Erhöhen der Pumpenleistung Bildung von Oxidantien Resistente Bakterien Erschöpfung z.T. absterben Sensible Bakterien Tod
  35. 35. Vorteile:1)  Rasche Reaktionszeit, da nur kleiner Teil resistent2)  Sensibilisierung der Population  Erhöhen der Überlebensrate3)  Einfache Mechanismen, in der Zelle rasch umsetzbarNachteile: Resistente Zellen können zugrunde gehen, da Produktion von Indol sehr energieaufwendig ist
  36. 36. Natürliches Antibiotikum: Ag+
  37. 37. Silber als Naturprodukt
  38. 38. Resistenz ? Penicillin Ag+Resistenz Antibiotika: Resistenz Ag+•  Stören/zerstören der 3D-Struktur •  Ist bereits ein Einzelmolekül•  Inaktivieren der aktiven Komponente klassische Resistenz nicht möglich•  Zerlegung in Einzelmoleküle
  39. 39. Wie kommt das Silber in die Zelle Zelleigenes Pumpensystem Bakterien Innenraum (Cytoplasma)
  40. 40. Philippus Theophrastus Aureolus Bombast von Hohenheim All Ding sind Gift und nichts ohn Gift; allein die Dosis macht, das ein Ding kein Gift ist
  41. 41. Abwehr von Ag+
  42. 42. Abwehr von Ag+ (geringeKonzentration)
  43. 43. Abwehr von Ag+ (hoheKonzentrationen)
  44. 44. Abwehr von eindringendem Ag+Membran-Pumpen, die den Stofftransport sowie die Zellatmung steuern
  45. 45. Toleranz gegen Ag+Mechanismen:• Erhöhung der Pumpenleistung um Ag+ aus der Zelle zubefördern Einbau von zusätzlichen Pumpen in die Membran um noch• mehr Ag+ aus der Zelle zu befördern.•  „Auffangbecken“ für eindringende Menge Ag+
  46. 46. Minimale bakterizide Konzentration (MBC)•  MRSA = 60 ppm (Maple et al 1992)•   Acticoat-Konzentration gemessen in tryptic soy broth): 80-100 ppm•  (Yin et al, J Burn Care and Rehabil.1999;20:195-200)
  47. 47. Stoffklassen mit Ag+
  48. 48. Ag+ im Altertum
  49. 49. Ag+ im Mittelalter
  50. 50. Salbe
  51. 51. Silbersulfadiazine (SSD)•  Wird primär bei Verbrennungen eingesetzt•  Ag an Sulfadiazine gebunden Komplex wirkt an der Bakterienwand•  Sulfadiazin: toxische Wirkung gegenüber Knochenmark Proinflammatorischer Effekt kann zu Verzögerung der Reepithalisation führen
  52. 52. Matrixgebundenes Silber
  53. 53. Matrixgebundenes Silber Aktivkohle + Silber (Actisorb® Silver 220) Hydrofaser + Silber (Aquacel® Ag) Schaumstoff + Silber (Avance®) Schaumstoff + Silber (Allevyn® Ag) Hydrokolloid +Silber (Contreet® H ) S.Thomas JWC 2003
  54. 54. Matrixgebundenes Ag+ Als Beispiel: CMC (Carboxymethylcellulose)
  55. 55. Matrixgebundenes Ag+ PU-SchaumChemischer «Haken» wird fest an PU-Schaum gebundenAg+ löst sich in wässriger Lösung
  56. 56. Nanokristallines Silber
  57. 57. Nanokristallines SilberDas Wort "Nano" kommt aus dem Griechischen und heißt"Zwerg". Im wissenschaftlichen Sprach-gebrauch steht"Nano" für eine Größen-ordnung einer Einheit . EinNanometer (abgekürzt: 1 nm) steht für ein milliardenstelMeter (1/1.000.000.000 m = 10-9m). Das heißt ein Meterentspricht genau einer Milliarde (109) Nanometer .Oder10 Wasserstoffatome in einer Reihe messen 1 nm
  58. 58. Nanokristallines SilberSILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
  59. 59. Herstellung von nanokristallinem Silber (Actiocat©)SILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
  60. 60. PolyestermatrixSILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
  61. 61. Beschichtung des nanokristallinen SilberSILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
  62. 62. REM der nanokristallinen Membran Querschnitt OberflächeSILCRYST™ is a trademark of NUCRYST Pharmaceuticals Corp. and Acticoat™ is trademark of Smith & Nephew plc
  63. 63. Nanokristallines SilberAg0 Ag+
  64. 64. Nanokristallines Silber Polyestergerüst
  65. 65. Nanokristallines Silber aktiviert Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+
  66. 66. Nanokristallines Silber Acticoat® Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+
  67. 67. Zusammenfassung• Praktisch alle bekannten Resistenzen sind gegensynthetisch hergestellte Antibiotika festgestellt worden• Gegen Antibiotika ist der karitative Effekt lebensrettend(Zeit)• Silber ist ein natürliches Molekül• Bakterien können Silber nicht bekämpfen• Bakterien können durch geeignete Massnahmen dieToleranz gegen Silber erhöhen• Silber soll in hoher Konzentration verwendet werden umToleranzen zu vermeiden (Zeitfaktor)

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