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ILM - Bioaktive Grenzflächen

Die Grenzflächen von Materialien sind vor allem für ihre Biokompatibilität von größter Bedeutung. So kann es etwa bei Implantatmaterialien von entscheidendem Vorteil sein, wenn ihre Oberflächenbeschaffenheit das Anwachsen von Zellen begünstigt. In anderen Fällen sind biophobe Materialeigenschaften erwünscht. Auf diese Weise könnte etwa das Anhaften von Krankheitserregern durch eine entsprechende Oberflächenmodifikation chirurgischer Metalle unterbunden werden, und so die Reinigung und Deaktivierung effektiver machen. Wir untersuchten in diesem Zusammenhang das Haftungsvermögen von Prionen auf unterschiedlich beschichteten Oberflächen.

Von Prionen, die unter anderem als Überträger des Rinderwahnsinns (BSE), und der neuen Variante der Creutzfeld-Jacob-Erkrankung (vCJD) beim Menschen, gelten, ist bekannt, dass sie ein ausgeprägtes Haftungsvermögen auf Metalloberflächen besitzen, und nur mit äußerst hohem Aufwand zu deaktivieren sind. Eine effektive Reinigung und Sterilisation kontaminierter chirurgischer Instrumente nach den entsprechenden Kriterien des Robert-Koch-Instituts ist deshalb äußerst aufwendig und kostenintensiv. Es ist daher erstrebenswert, ein Anhaften von Prionen, und anderen potentiellen Krankheitserregern, an medizinischen Instrumenten a priori zu verhindern.

2 Bilder sind zu sehen: Auf beiden: Dunkelroter Hintergrund mit helleren roten Punkten; die rechte Hälfte beider Bilder ist doppelt so hell wie die linke Hälfte.
Flächig-rote Prionprotein-Qdot-Fluoreszenz auf zwei Beschichtungen (jeweils links), mittig jeweils die Beschichtungsgrenze. Rechts (unbeschichtete Seite) jeweils starke Fluoreszenz. Jeweils links, auf der beschichteten Seite, deutlich schwächere Fluoreszenz, hervorgerufen durch verringertes Anhaften von Prion-Protein. © ILM
Im Rahmen eines vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Forschungsvorhabens (PRO INNO II, Projektträger AiF, Berlin) entwickelte die Firma NTTF (Rheinbreitbach) in Kooperation mit dem ILM neuartige biokompatible Schichtstrukturen, die zum einen durch ihre Oberflächenmorphologie die Anhaftung von Krankheitskeimen wie Prionen deutlich vermindern, und zum anderen den aggressiven Reinigungs und Desinfektionsverfahren widerstehen sollen. Im ILM entwickelten wir im Rahmen des Projekts ein Detektionssystem, das auf der Basis spezifischer Antikörper in Kombination mit neuartigen Fluoreszenzmarken (Qdots) einen optischen Nachweis von anhaftendem Prion-Protein (PrP) ermöglicht. Hiermit wurde untersucht, ob durch die Beschichtungen ein wirksamer Schutz von Oberflächen medizinischer Instrumente vor einem Anhaften von Prionen, und damit vor einem iatrogenen Übertragen infektiöser Partikel, möglich ist. Unter dem Fluoreszenzmikroskop zeigte sich in den mit PrP kontaminierten Arealen eine „flächige“ rote Fluoreszenz (Abbildung links). Im Rahmen des Projekts wurden Beschichtungen identifiziert, die den gewünschten Repell-Effekt aufwiesen. Bei diesen konnte im Bereich der Beschichtungsgrenze jeweils auf der beschichteten Seite eine stark reduzierte Prion-Qdot-Fluoreszenz detektiert werden (Abbildung rechts), verursacht durch ein verringertes Anhaften von PrP. In nächsten Schritten muss noch die Haltbarkeit dieser Oberflächenbeschichtungen verbessert werden.

Weitere Untersuchungen zur Bioaktivität und –kompatibilität von Oberflächenmodifikationen werden in Bälde die bisher erlangten Erkenntnisse auf diesem Gebiet ergänzen. Hierbei soll u.a. mit Hilfe von Zellwachstumsexperimenten die Biokompatibilität von oberflächenmodifizierten Implantatmaterialien verbessert werden, die nicht zuletzt für das dauerhafte Verbleiben eines Implantats im menschlichen Körper eine Grundvoraussetzung darstellt.
Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/pm/ilm-bioaktive-grenzflaechen