Antimikrobielle Materialien mit Nanostruktur
Die zur Verfügung stehenden Silberbeschichtungen sind aufgrund ihrer Kosten und der Einschränkungen hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Haltbarkeit nicht attraktiv. Kupfer-Nanopartikel (NP) sind dagegen eine vielversprechende, kostengünstige und umweltfreundliche Alternative. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts "Nano-structured copper coatings, based on Vitolane technology, for antimicrobial applications" (CUVITO) vereinte man mexikanische Bergbauprodukte mit europäischer Produktentwicklung, um eine Lösung zu liefern. Die Herausforderung bestand darin, eine Möglichkeit zu finden, die Kupfer-NP in einer Struktur zu erhalten, welche die antibakterielle Funktion nicht beeinträchtigt und die Auslaugung von Kupfer verhindert. Die Partner verwendeten Silsesquioxane, das sind Verbindungen, die käfig- oder leiterähnliche Strukturen bilden und Härte und Abriebfestigkeit verleihen. Sie können durch Auswahl der entsprechenden Seitengruppe R funktionalisiert werden. Eins der einzigartigen Verarbeitungseigenschaften der patentierten Vitolane-Technologie besteht in der einfachen Auswahl der R-Gruppe. CUVITO machte sich diese Eigenschaft zunutze, um eine direkte Bindung mit den Kupfer-NP zu erzielen und das Problem des Bleichens zu beheben. Wissenschaftler stellten beschichtete Textilien im Labormaßstab sowie mit Kupfer-NP imprägnierte Polymerfasern her. Antimikrobielle Kupfer-NP-Beschichtungen wurden auf der Basis von Polyurethan, Epoxidharz, Acrylharz und Polyester hergestellt. Die Beschichtungen wurden auf Aluminium und Edelstahl aufgetragen. Antimikrobielle Tests mit üblichen Krankenhaus-Mikroben zeigten, dass die im Rahmen von CUVITO entwickelten kupferhaltigen Fasern den Eigenschaften der silberhaltigen Fasern entsprachen oder sich sogar besser eigneten. Die Arbeiten, um die Fasern in einer medizinischen Umgebung zu testen, laufen noch. Zusammenfassend konnte das Konsortium durch die enge und fruchtbare Zusammenarbeit ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Kupfer-NP entwickeln, welches sich die Silsesquioxan-Struktur, die sich mithilfe der Vitolane-Technologie bildet, zunutze macht. Die Partner arbeiten derzeit daran, die Produktion auf Chargenebene zu erhöhen. In der Zwischenzeit haben die Ergebnisse zu sechs Patentanmeldungen, drei in Mexiko und drei in Europa, und zu zahlreichen Produkten geführt, die für die gewerbliche Nutzung hergestellt wurden. Die im Rahmen von CUVITO entwickelte Technologie wird eine kostengünstige und nichttoxische Alternative zu antimikrobiellen Silberbeschichtungen für die medizinische Versorgung und Lebensmittelanwendungen liefern. Somit werden nicht nur die europäische und die mexikanische Wirtschaft davon profitieren, sondern auch die Patienten, die bei Aufenthalten im Krankenhaus zunehmend anfällig für Infektionen sind.
Schlüsselbegriffe
Nanostrukturiert, antimikrobiell, Nanopartikel, Kupferbeschichtung, Vitolane