Maßgeschneiderte antimikrobielle Beschichtungen für Oberflächen

Erst kürzlich veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) eine Liste mit 12 Bakterienfamilien, die resistent gegen herkömmliche Antibiotika sind. Aber nicht nur in Krankenhäusern sind gefährliche Keime zu finden - sie lauern überall. Das deutsche Magazin "Testbild" hat zehn Berliner Hotelzimmer auf Hygiene getestet und in acht davon eine "außergewöhnlich hohe Konzentration an multiresistenten Staphylokokken" gefunden. Das klingt alarmierend.

Es wird daher nicht allein mit Hochdruck an neuen Antibiotika gearbeitet, sondern auch an antimikrobiellen Beschichtungen und Verfahren zur Keimreduzierung und -vernichtung auf Oberflächen von Alltagsgegenständen, vor allem auf Oberflächen von Medizinprodukten.

Am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP arbeiten Wissenschaftler bereits seit einigen Jahren an antibakteriellen Beschichtungen für textile und polymere Oberflächen, die hochwirksam und trotzdem zellverträglich sind. Zur Beschichtung werden PVD-Prozesse (physical vapor deposition) eingesetzt, um effizient und maßgeschneidert größere Flächen zu beschichten. Die Wissenschaftler machen sich beispielsweise die antibakterielle Wirkung von Silber und Kupfer zunutze. Zusätzlich wirken oberflächenmorphologische als auch energetische Charakteristika der bakteriellen Adhäsion entgegen, das heißt: Keime können sich gar nicht erst an der Oberfläche anlagern. Diese Strategie wird auch bei der Oberflächenmodifizierung von Beschichtungen mittels nicht-thermischer Elektronenstrahltechnologie genutzt, wodurch die Adhäsionseigenschaften von Oberflächen gezielt angepasst werden können.

Die am Fraunhofer FEP, einem der führenden Forschungs- und Entwicklungspartner für Dünnschichttechnologien und Elektronenstrahlanwendungen, entwickelten Technologien werden effektiv und erfolgreich zum Kampf gegen Keime eingesetzt.

"Besonders wichtig ist die passgenaue Wirkstofffreisetzung und Mischung bei antibakteriellen Metallschichten, um eine hohe Wirksamkeit im Kampf gegen Keime bei gleichzeitig guter Zellverträglichkeit zu gewährleisten", erläutert Dr. Jessy Schönfelder, Leiterin der Gruppe Medizinische Applikationen am Fraunhofer FEP. "Mit unserem Know-how können wir für jeden Einsatzzweck das geeignete Mischverhältnis herstellen und auf die Oberflächen aufbringen."

Die Wirksamkeit und die Mechanismen der aus den Beschichtungen diffundierenden antibakteriell wirkenden Metallionen wurden mittels mikrobiologischer Verfahren anhand von Escherichia coli K12-Bakterien untersucht. Zellbiologische Experimente zeigten zudem die Zellverträglichkeit solcher Beschichtungen.

Die Wissenschaftler stehen nun bereit, Schichten für jeden Anwendungsfall im Kampf gegen Keime maßgeschneidert zu entwickeln.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP)