medizin&technik 03.2020

■ [ FOKUS FORSCHUNG ]
Ohne Kommunikation
keine Biofilme
Antimikrobielle Werkstoffe | Zwei Wege führen zu
bakterienfreien Materialien: Antimikrobielle Wirkstoffe
in oberflächennahe Schichten von Polymeren oder das
Unterbinden der Kommunikation zwischen den Bakterien,
die dann keine Biofilme bilden können.
Die Mitarbeiter des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits-
und Energietechnik Umsicht in Oberhausen forschen
seit zehn Jahren an der antibakteriellen Imprägnierung von
Werkstoffen, insbesondere von Kunststoffen. Das Ziel sind umweltfreundliche
Alternativen zu antibakteriell wirkenden, aber
toxischen oder sehr kostenintensiven Materialien wie Kupfer.
Beim Imprägnierverfahren wird nur die Oberfläche eines Bauteils
behandelt, so dass nur geringe Mengen des antimikrobiellen
Wirkstoffs gebraucht werden und auch eine nachträgliche Ausstattung
eines fertigen Bauteils möglich ist.
Am Fraunhofer Umsicht wurde ein Verfahren entwickelt, dass
polymere Oberflächen mithilfe von überkritischem Kohlendioxid
imprägniert. Dieses kann leicht wie Gas in eine Oberfläche
eindringen und ist weder brennbar noch toxisch, gut verfügbar
und kostengünstig. Das überkritische Kohlendioxid öffnet die
polymere Struktur und ermöglicht den Stofftransport an die
Oberfläche. Für Anwendungen im Consumer-Bereich – beispielsweise
Lichtschalter – werden während der Imprägnierung mit
überkritischem Kohlendioxid nano- und mikroskalige Silberpartikel
eingebracht. „Tests zeigten, dass bereits nach einer Stunde
alle Bakterien von der Oberfläche eines zuvor mikrobakteriell
(Bild: Fraunhofer Umsicht)
Für Trinkwasserrohre oder Medizingeräte setzen die Fraunhofer-
Forscher auf Naturstoffe, mit denen die Materialien imprägniert
werden
kontaminierten Lichtschalters entfernt worden sind“, erklärt Nils
Mölders, Abteilungsleiter Produktentwicklung am Fraunhofer
Umsicht. Auslaugtests zeigten, dass sich die Silberpartikel gemäß
gängiger Normen (DIN-EN 71-3) nicht auswaschen.
Ein weiteres Verfahren eignet sich für medizinische Geräte oder
Wasserrohre, auf deren Oberflächen sich Biofilme bilden können.
Hier kann die Kommunikation zwischen Bakterien gestört
werden, was die Bildung der Biofilme wirksam verhindert.
Hier wollen die Fraunhofer-Forscher Nanopartikel und Silbersalze
vermeiden und verwenden verschiedene Naturstoffe. Diese
belegen die Rezeptoren der Bakterien, und wo keine Signale ausgetauscht
werden können, unterbleibt die Filmbildung.
Die Naturstoffe werden zur Immobilisierung mikroverkapselt
oder mithilfe der Hochdruckimprägnierung in die gewünschten
Materialoberflächen eingebracht, beispielsweise in Lackformulierungen
oder Trinkwasserrohre.
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