Ziel der Entwicklung
Zielsetzung des Projekts war die Erprobung und Entwicklung von neuartigen Polymer-Compounds, welche neben einer antibakteriellen Ausrüstung zugleich biomimetische Oberflächeneigenschaften aufweisen, wodurch eine gezielte Adaption der Adhäsion von Humanzellen (Osteoblasten) und / oder Proteinen sowie der Zellproliferation an die Oberflächen von derart modifizierten Kunststoffen ermöglicht werden sollte. Dazu wurden dendritische Polymere sowohl als Träger für antibakterielle Metallionen (Silber, Zink) als auch als oberflächenaktive Ankerpunkte zur Anbindung ausgewählter Biomoleküle (PEG, Heparin) zur biomimetischen Dekoration der Compound-Oberflächen genutzt (siehe Bild). Die kovalente Oberflächenanbindung der Biomoleküle an die Compounds erfolgte unter weitestgehend sterilen Umgebungsbedingungen und mit Glydaraldehyd als Linker im Dip-Coating-Verfahren.
Vorteile und Lösungen
Ein Vorteil derartiger biomimetischer und antibakterieller Oberflächenmodifikationen gegenüber den derzeitigen antibakteriellen Produktlösungen am Markt, wäre eine zusätzliche Möglichkeit zur Einstellung der Zelladhäsion und damit von, neben der antibakteriellen Wirkung, zusätzlichen Funktionalitätseigenschaften, wie die Biokompatibilität oder das Einwachsverhalten entsprechender Kunststoffteile. Aber auch ein generell erhöhtes Hygienepotenzial für Oberflächenanwendungen durch die Kombination des antibakteriellen Effekts mit einem zellabstoßenden Oberflächeneffekt ist denkbar und nicht nur in vielen medizintechnischen Anwendungen sehr erwünscht.
Zielgruppe und Zielmarkt
Durch die demografische Entwicklung in den Industriestaaten steigt der Bedarf an Implantaten und medizintechnischen Hilfsmitteln permanent an. Nicht selten besteht aber bei deren Anwendung direkt im und / oder am Körper die Gefahr einer Infektion durch sessile Keime auf den entsprechende Medizinproduktoberflächen und / oder falsche beziehungsweise unsachgemäße Aufbereitungs-, Reinigungs- beziehungsweise Hygienemaßnahmen. Etliche am Markt verfügbare Produkte sind deshalb zur Erhöhung der Sicherheit mit Antibiotika oder Silber antibakteriell ausgestattet. Sie geben beim Gebrauch permanent einen Teil des Wirkstoffes ab, wodurch Keime die mit diesen Materialien in Kontakt kommen abgetötet werden. Nicht selten hat dies aber auch negative Auswirkungen auf Eigenschaften, wie Biokomaptibilität oder Einwachsverhalten der Produkte. Der Nutzen des Projektes liegt für den Bereich Kunststoff-Forschung des TITK in einem erheblichen Erkenntnisgewinn hinsichtlich spezieller antibakterieller Polymerzusammensetzungen und deren Verarbeitbarkeit im Knet- und Spritzgussverfahren und anschließender Beschichtung. Des Weiteren wurden neue Charakterisierungsmethoden zur differenzierten Beurteilung zwischen antibakterieller, zytotoxischer und zelladhäriender Wirkung erarbeitet und etabliert. Die gewonnenen Erkenntnisse ergänzen das bereits bestehende Know-how und erlauben es dem TITK als industrienahe Forschungseinrichtung seine Systemkompetenz auf dem Gebiet biologisch aktiver Spezialpolymercompounds zu festigen und auch zukünftig als kompetenter Forschungspartner für Aufträge aus der Industrie aufzutreten. Das erlangte wissenschaftlich-technische Know-how wird wesentlich dazu beitragen in weiterführenden Projekten mit Industriepartnern neue und innovative Produktlösungen im Bereich der Kunststoffe für medizintechnische Anwendungen umzusetzen.