Antibakterielle Beschichtungen

Bakterielle Infektionen stellen auch in der modernen Medizin ernstzunehmende Komplikationen dar, die das Behandlungs- bzw. Operationsergebnis und damit die Heilungschancen der betroffenen Patienten in hohem Maße gefährden können. Darüber hinaus wird die Behandlung bakterieller Infektionen durch zunehmende Resistenzentwicklungen der Mikroorganismen gegenüber herkömmlichen Antibiotika erschwert und ist mit erheblichen Kosten verbunden. Neben einer systemischen Gabe von Antibiotika, die mit einer Reihe bekannter Nachteile (unerwünschte Nebenwirkungen, Ausbildung von Resistenzen) verbunden ist, werden im zunehmenden Maße antiadhäsive bzw. antibakterielle Beschichtungen für die Vorbeugung von Infektionen als alternative bzw. zusätzliche Therapie eingesetzt. Aus diesem Grund bestehen gegenwärtig erhöhte Anstrengungen in der Entwicklung von dauerhaft antibakteriell wirkenden Oberflächen.
Im Rahmen der Technologieplattform "J1013", einem Bündnis von 13 Firmen und 5 Forschungseinrichtungen der Region Jena, soll ein Beschichtungskonzept entwickelt werden, um maßgeschneiderte antimikrobiell wirkende Schichten auf Porzellan, Garnen und textilen Flächen aufzubringen. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Umfunktionalisierung der im Gasphasenprozess aktivierten Oberflächen zur optimalen stabilen Anbindung von Bakteriziden, Bakteriostatika und Fungiziden. Für die biologische Testung auf antimikrobielle Eigenschaften werden die textilen und porzellanen Proben mit unterschiedlichen Bakterien und Hefen besiedelt und deren Vitalität und Adhäsionsverhalten nach unterschiedlichen Zeiten mittels zellbiologischer Tests gemessen.
In einem anderen Projekt stehen vor allem Beschichtungen aus kationischen Polymeren, und zwar quartäre Ammonium- und Phosphonium- sowie tertiäre Sulfoniumverbindungen im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten. Die antibakterielle Wirkung dieser kationischen Polymere beruht auf Wechselwirkungen mit der negativ geladenen Zellmembran von Bakterien, die zu einer Zerstörung der Zytoplasmamembran und damit zum Tod des Bakteriums führen.
Diese Polymere werden über eine radikalische Polymerisation hergestellt und kovalent an ein entsprechend funktionalisiertes Trägermaterial gebunden. Diese Beschichtungen konnten erfolgreich gegen gram-positive Bakterien wie Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis sowie gegen gram-negative Bakterien wie Escherichia coli getestet werden. In den Tests konnten mit diesen Beschichtungen antibakterielle Wirkungen von bis zu 97,3% erreicht werden. Die Cytokompatibilität der Beschichtungen konnte mittels in-vitro-Versuchen anhand einer Maus-Fibroblasten-Zelllinie nachgewiesen werden.

Ansprechpartner:
Dr. Thorsten Laube
Dr. Claudia Rode