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Antimikrobielle Oberflächen – Der ewige Kampf zwischen Natur und Materialwissenschaften

JÖRG C. TILLER, Bio- und Chemieingenieurwesen, TU Dortmund

Das Wachstum von mikrobiellen Biofilmen auf Oberflächen verursacht durch Krankenhausinfektionen und die weltweite Verbreitung von infektiösen Krankheiten immense Kosten im Gesundheitswesen und durch Materialkorrosion und Funktionsstörungen riesige volkswirtschaftliche Schäden. Grundsätzlich tritt die Biofilmbildung aus Bakterien-, Pilz-, Hefe- oder Algenzellen auf jedem natürlichen und synthetischen Material auf und wenn ein Biofilm gebildet wurde, ist er meistens resistent gegenüber den Bioziden und Antibiotika und muss oft mechanisch, z.B. operativ, entfernt werden. Um die Ausbildung von Biofilmen zu unterbinden wurden zahlreiche Strategien entwickelt, die hier diskutiert und hinsichtlich ihrer Erfolgsaussichten bewertet werden. Klassische antimikrobielle Beschichtungen, sogenannte Antifouling Paints setzen Biozide frei, die in hohem Maße die Umwelt belasten und zur Ausbildung von resistenten Bakterienstämmen, z.B. Methicillin-resistentem Staphylococcus aureus (MRSA) beitragen. Diese Antibiotika-resistenten Bakterien werden immer mehr zu einer Bedrohung etwa in Krankenhäusern. Aktuelle Ansätze beschäftigen sich mit dem Design von antimikrobiellen Beschichtungen, die kein Biozid freisetzen oder dies nur im Falle einer biologischen Kontamination tun. Die jeweiligen neuen Entwicklungen werden hinsichtlich möglicher Strategien, Synthesewege und deren praktischen Einsatzmöglichkeiten vorgestellt und diskutiert. So werden beispielsweise neue Wirkmechanismen für nicht Biozide-freisetzende Oberflächenmodifizierungen  zum Abtöten von mikrobiellen Zellen beispielsweise in Dentalmaterialien vorgestellt. Auch neue Entwicklungen zu Bakterien-abstoßenden Oberflächen, z.B. mit zwitterionischen Polymeren, sind ein Thema. Eine ebenfalls vielversprechende Entwicklung sind Oberflächenbeschichtungen, die Biozide mittels chemischer, optischer oder elektrischer Energie generieren und diese stetig freisetzen. Im Weiteren wird auch über Systeme mit mehreren kombinierten Wirkmechanismen diskutiert.

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