Das Interesse an Alltagsgegenständen mit antiviralen Oberflächen ist aufgrund der Covid-19-Pandemie groß. Bekannt ist, dass die Materialbeschaffenheit eines Gegenstandes die Überlebensfähigkeit von Viren auf Oberflächen beeinflusst. Hier knüpfen die Arbeiten von Mitarbeitern des Fraunhofer-Instituts für für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM an: In materialwissenschaftlich und biologisch ausgerichteten Forschungsprojekten bewerten sie, welche Wirkung funktionalisierte Oberflächen und Behandlungsverfahren bei verschiedenen Materialen auf die Überlebenszeit von Viren haben. Dafür nutzen sie Real-Time PCR-Tests. Interessant ist das Nachweissystem auch für Materialentwickler aus der Industrie, die ihre Produkte hinsichtlich antiviraler Wirksamkeit optimieren möchten.
Viren bleiben unterschiedlich lange infektiös
Wie lange Viren auch ohne Wirtszelle überstehen, hängt von vielen Faktoren ab. Hierauf haben vor allem die Umgebungstemperatur, die Luftfeuchtigkeit, UV-Strahlung sowie die Materialzusammensetzung und Eigenschaften einer Oberfläche einen deutlichen Einfluss. Zwar nimmt die Menge nachweisbarer Viren unter allen experimentellen Bedingungen ab. Untersuchungen zeigen aber auch, dass die Materialien sehr unterschiedlich lange infektiös bleiben. Während die Viren zum Beispiel auf Kunststoff bis zu 72 Stunden und auf Edelstahl bis zu 48 Stunden überdauern, konnten auf Kupfer nach vier und auf Karton nach 24 Stunden keine Viren mehr nachgewiesen werden.
Antivirale Oberflächen sollen Ansteckungsrisiko verringern
Das Ziel der Forschungsvorhaben am Fraunhofer IFAM ist es, das Ansteckungsrisiko bei Kontakt mit Alltagsmaterialien zu verringern. Zur Prävention werden daher antivirale Beschichtungen, Behandlungsverfahren oder Oberflächenmodifikationen eingesetzt. Interessierte Unternehmen können die Entwicklungsarbeiten begleiten oder auch ihre eigenen Materialentwicklungen testen lassen.
Neue Lösungswege erfordern eine sichere Methode zur Prüfung der Wirksamkeit. Als zuverlässiges, schnelles und präzises Testverfahren nutzt das Fraunhofer IFAM die quantitative Echtzeit-PCR (engl. real-time PCR analysis oder qPCR).
Ob Oberflächen antiviral wirksam sind, zeigt die qPCR
Die qPCR ist eine Vervielfältigungsmethode für Nukleinsäuren, die auf dem Prinzip der herkömmlichen Polymerase-Kettenreaktion (PCR) beruht und zusätzlich über Fluoreszenzmessungen während der Vervielfältigung eine Quantifizierung der gewonnenen Nukleinsäuren ermöglicht. Die Fluoreszenz nimmt proportional mit der Menge der PCR-Produkte zu. So sind absolute und relative Aussagen darüber möglich, wie effizient die getesteten Oberflächen das Überdauern der Viren beeinflussen.
Für die Laborarbeit mit Viren existieren aus gutem Grund strenge Sicherheitsbestimmungen. Eingesetzt werden daher Modellviren, welche aufgrund ihrer Struktur, Umweltstabilität und Desinfizierbarkeit vergleichbar, aber nicht humanpathogen sind. Das Fraunhofer IFAM über ein biologisches Labor der Sicherheitsstufe 2, die dem die Versuche durchgeführt werden.
Kontakt zu den Wissenschaftlern:
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
Tim Heusinger von Waldegge
Wiener Straße 12
28359 Bremen
www.ifam.fraunhofer.de
