Abschlussbericht

Antifoulingkonzepte für Sensoren für das Wassermonitoring durch sterisch
optimierte Tetraetherlipid-Coatings
PTKA-WTE
iba
Dem Antifouling widmen sich nach wie vor eine Vielzahl von Arbeitsgruppen auf biotechnologischen,
umwelttechnischen aber auch medizinischem Gebiet mit den unterschiedlichsten Ansätzen.
Grundsätzlich lassen sich die Konzepte vergleichen und auf analoge Parameter zurückführen. Es
ergibt sich folgende Einteilung [Frant, M. 2008]:
- die Modifizierung sterischer und physikochemischer Eigenschaften,
- die Gestaltung biomimetischer Oberflächen,
- die Integration toxischer Agenzien mit abgegrenzten Freisetzungskinetiken,
- die Kopplung spezifischer Funktionsmoleküle.
Während der Projektlaufzeit publizierten u.a. Simoes et al. [Biofouling 2008] eine Antifoulingstrategie
basierend auf der anionischen Oberflächenfunktionalisierung mittels SDS, welche auf Biofilmen in
fließender Umgebung partiell sehr effektiv wirkte. Lichter et al. [Langmuir 2009] beschrieben ebenfalls
eine neue anionisch aktive und antibakterielle Beschichtung mit Hilfe eines Polyelektrolyt-
Multischichtsystems. Einen alternativen Ansatz über die photodynamische und auf Staphylokokken
antibiotische Wirkung von Toluidin-Blau präsentierten im gleichen Jahr Sharma et al. [Antimicrob
Agents Chemother 2008]. Mehrere Arbeitsgruppen unterstrichen die antiadhäsive Wirkung dünner
Schichten basierend auf der Kopplung und Konformation sterisch wirksamer Polymere unter Aufbau
einer abweisenden Wasserbarriere. Fundaneau et al. [Coll. Surf. B, 2008] analysierten dahingehend
Polyacrylamid-Brushes, während sich Zhou et al. [J. Coll. Int. Sci, 2007] auf die Bindung von
Polyethylenglykol an ein Chitosanrückgrat konzentrierten.
Dennoch bleibt festzustellen, dass die genannten Antifoulingkonzepte hochspezialisiert sind und auf
die hier relevanten, sensorspezifischen Einsatzbedingungen z.B. Strömung, Abrasion nicht
übertragbar sind. Darüber hinaus handelt es sich oft um grundlegende Arbeiten, deren praktisches
Anwendungspotenzial in Bezug auf das natürliche Habitat noch evaluiert werden muss.
Die vorliegende aktuelle Patentrecherche wurde bezüglich zweier wesentlicher Schwerpunkte
durchgeführt: die Darstellung und Funktionalisierung von Tetraetherlipidschichten mit wässriger
Chemie sowie die Applikation von Hydrogelen als Antifoulingbeschichtung gekoppelt über das Lipid
als membrananaloger Spacer. Zu den Deskriptoren zählten bspw.: „tetraetherlipid or archaebacter“,
„lipid or Liposome“, thermophil, thermoacidophil, sulfolobus, GDNT or GDCT, Langmuir Blodgett sowie
„antifouling pollutant“, biofoul or coat. Das Rechercheergebnis führte zu 22 relevanten Treffern auf
dem Gebiet Lipide und ca. 150 Treffern im Bereich Antifoulingschichten.
Eine erste Auswertung gelangt zu der Empfehlung, die neu entwickelten Antifoulingschichten
basierend auf wässriger Lipidchemie für eine Patentierung vorzusehen.
MLU
Antimikrobielle Oberflächen und Beschichtungen stellen ungebrochen einen starken
Wachstumsmarkt dar. Die Bandbreite reicht von der Beschichtung von Kühlschrankinnenflächen mit
antimikrobiellen Materialien über die Ausrüstung medizinischer Oberflächen bis zur Entwicklung
neuartiger Lacke und Anstriche in der Baustoffindustrie.
Verschiedenste Strategien, von der Aufprägung spezifischer Oberflächentexturen über die chemische
Oberflächenmodifizierung und die oberflächennahe Incorporation von Nanopartikeln (Nano-Silber,
Titandioxid, Aluminiumoxid) bis zum Einbringen biozider Wirkstoffe in Oberflächenfilme und Anstriche
werden propagiert, um diesen erwünschten Antifouling-Effekt zu erhalten. Die Zahl der publizierten
Arbeiten steigt unentwegt, aber ein endgültiger Durchbruch im Sinne einer vollständigen
Unterdrückung der Besiedelung mit Mikroorgansimen konnte bisher nicht erreicht werden.
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