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Antimikrobieller Wirkstoff: Ohne Kommunikation keine Biofilme

Werkstoffe
Antimikrobieller Wirkstoff: Ohne Kommunikation keine Biofilme

Antimikrobiell Fraunhofer
Für Trinkwasserrohre oder Medizingeräte setzen die Fraunhofer-Forscher auf Naturstoffe, mit denen die Materialien imprägniert werden (Bild: Fraunhofer Umsicht)
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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, sodass nur geringe Mengen des antimikrobiellen Wirkstoffs gebraucht werden und auch eine nachträgliche Ausstattung eines fertigen Bauteils möglich ist.

Oberflächen mit antimikrobielen Silberpartikeln imprägnieren

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 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.

Antimikrobielle Naturstoffe stoppen die Kommunikation der Bakterien

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.


Kontakt zum Fraunhofer Institut Umsicht

Fraunhofer Umsicht
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
Website: www.umsicht.fraunhofer.de/

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