Die interdisziplinäre Schweizer Forschungsinstitution Empa konzentriert sich auf Materialwissenschaft und -technologie. Ihr Labor für gesundheitsbezogene Nanomaterialien erforscht unter der Leitung von Professor Peter Wick neue Methoden zur Neutralisierung von Krankheitserregern mithilfe lichtaktivierter Nanomaterialien. Wick weist darauf hin: „Wir brauchen dringend neue Wege zur Behandlung und Vorbeugung von Infektionen. Mit den derzeit verfügbaren Antibiotika können wir immer mehr Krankheitserreger nicht mehr kontrollieren.“ Die Forschung zielt darauf ab, das wachsende Problem der Antibiotikaresistenzen zu bekämpfen.
Im Jahr 2023 stellte das Labor den Chemiker Giacomo Reina ein, um ein Projekt zur Entwicklung neuartiger antibakterieller Beschichtungen auf Basis von Graphensäure zu leiten. Diese Nanomaterialien sind ultradünn und transparent und können unsichtbar auf medizinischen Geräten aufgebracht werden. Reina erklärt: „Wir brauchen Nanomaterialien, die nicht nur antibakteriell wirken, sondern auch gewebeverträglich, umweltfreundlich und stabil sind.“ Das Team hat bereits vier Materialien synthetisiert und ihre Eigenschaften optimiert.
Die Lichtaktivierung ist ein Schlüsselmerkmal dieses Nanomaterials. Reina erläutert: „Die antibakterielle Wirkung lässt sich präzise steuern: durch geeignete Lichtenergie ein- oder ausschalten beziehungsweise regulieren.“ Nahinfrarotlicht kann bis zu zwei Zentimeter tief in Gewebe eindringen, um eine subkutane Beschichtung zu aktivieren und Sauerstoffradikale zu erzeugen, die die Bakterienoberfläche zerstören. Tests zeigten, dass ein Material nahezu 100 % einer resistenten Bakterienstammpopulation eliminiert, was weit über der Leistung silberbasierter Beschichtungen liegt, ohne dass Nebenwirkungen oder Resistenzen beobachtet wurden.
Das Team wendet die Nanomaterialien derzeit auf zahnärztliche Implantate an, um Infektionen vorzubeugen. Die Doktorandin Paula Bfcrgisser forscht seit Sommer 2025 in diesem Bereich und arbeitet an Standorten in St. Gallen und Zürich. Reina betont, dass die Beschichtung wiederholt aktiviert werden kann, ohne ihre Wirksamkeit zu verlieren. Wick schätzt, dass die Technologie 10 bis 15 Jahre benötigt, um in die klinische Anwendung zu gelangen, und sieht ihr Potenzial auch in Bereichen wie Sensoren und Krebstherapien. Er sagt: „Nanomaterialien können in der Medizin einen echten Einfluss haben. Wir stehen am Anfang dieser Reise, und die Grundlagenforschung liefert weiterhin neue Erkenntnisse.“
