Zur in vitro Untersuchung von planktonischen Mikroorganismen und Biofilmen wurden verschiedene Modelle etabliert. So ist es im Dermatologischen Forschungslabor zum einen möglich, standardisierte Testungen zur antimikriobiellen Wirkung von Substanzen an planktonischen Wundkeimen durchzuführen. Darüber hinaus wurden 2D-Biofilmmodelle entwickelt, um z.B. die mechanische Wundreinigung zu untersuchen. Um die Situation in einer chronischen Wunde zu modellieren, steht ein 3D-Multispezies-Biofilm zur Verfügung, in dem neben Staphylococcus aureus auch Escherichia coli und Acinetobacter baumannii in einer festen Matrix kultiviert werden. Dieses Modell ist für die Testung von antimikrobiellen Substanzen oder Wundauflagen, aber auch für physikalische Therapieoptionen zur Behandlung chronischer Wunden wie Kaltes Atmosphärenplasma (KAP) geeignet.
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Mikroorganismen und Biofilme
Chronische Wunden treten in Deutschland bei mindestens 1,1% der Bevölkerung auf und haben somit eine große Prävalenz in der Dermatologie. Sie führen zu einer erheblichen Einschränkung der Lebensqualität der betroffenen Patienten. Chronische Wunden weisen eine beträchtliche Vielfalt an Bakterienarten auf, aber noch ist unklar, wie diese unterschiedlichen Organismen zur Chronizität beitragen. Bakterien in Biofilmen bilden eine selbstproduzierte polymere extrazelluläre Matrix, die sie vor Immunreaktionen des Wirts und Antibiotika sowie weiteren antimikrobiellen Therapien schützt. Daher weisen Biofilme im Vergleich zu planktonischen Zellen unterschiedliche Merkmale auf, darunter eine erhöhte Antibiotikatoleranz, Veränderungen in der Genexpression und veränderte Wirtsinteraktionen. Die polymikrobielle Natur infizierter Wunden und die bakteriellen Interaktionen innerhalb des pathogenen Biofilms sind der Schlüssel zum Verständnis chronischer Infektionen und deren Therapie. Bakterielle Biofilme machen chronische Wunden behandlungsresistenter und verlangsamen die Geweberegeneration, indem sie eine chronische Entzündung an der Wundstelle auslösen.