Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Säureschutzmantel - Ausrüstung zum Schutz gegen mikrobiellen Befall

Der gesunde menschliche Organismus kann sich auf unterschiedliche Art und Weise äußerst effektiv gegen das Anwachsen von Populationen einer Vielzahl von pathogenen Bakterien schützen. Beim Schutz des größten menschlichen Organs, der Haut, spielt dabei der pH-Wert eine entscheidende Rolle. Eine große Zahl von Bakterien toleriert bereits schwach-saure pH-Werte nicht mehr. Viele Gram-positive und negative Bakterien, aber auch Viren, z. B. Influenzaviren, werden im Bereich zwischen pH 3,5 und 5 abgetötet bzw. inaktiviert. Niedrige Oberflächen-pH-Werte können daher einen guten Schutz gegen Bakterien und Viren erzielen (Säureschutzmantel). Die Wirkmechanismen des Säureschutzmantels sind dabei breit gefächert und unspezifisch. Die unspezifische Wirkungsweise garantiert ein reduziertes Risiko der Resistenzbildung und gleichzeitig eine effektive antimikrobielle Aktivität gegen eine Vielzahl von Mikroben.

Im Rahmen des Forschungsprojektes sollen in analoger Weise antimikrobiell wirksame Ausrüstungen für Textilien entwickelt werden, die mittels immobilisierter Polyoxometallate (POM) die Oberflächen textiler Substrate mit einem schwach-sauren, hautverträglichen pH-Wert ausstatten. Antimikrobiell ausgerüstete Textilien helfen nicht nur das Infektionsrisiko des Trägers zu reduzieren, sondern auch die Aus- und Weiterverbreitung von Bakterien einzuschränken bzw. zu verhindern. Viele antimikrobielle Ausrüstungen funktionieren nach einem Leaching-Mechanismus, durch den die Biozide freigesetzt werden, was dazu führt, dass man diese auch verstärkt in der Umwelt findet. Das in diesem Antrag verfolgte Konzept der Immobilisation von POM zur Kontrolle des Oberflächen pH-Werts hat den Vorteil, dass keine Biozide frei gesetzt werden, wodurch eine umweltfreundliche antimikrobielle Ausrüstung erfolgt, welche von KMU für neuartige Textilen vermarktet werden kann. Die Ausrüstung kann mit konventionellen Methoden appliziert werden, wodurch ein einfacher Transfer in die Wirtschaft möglich ist.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Effekt des Säureschutzmantels der menschlichen Haut auf Textilien nachzuahmen. Der pH-Wert der Haut liegt nicht im neutralen Bereich, sondern ist mit Werten von - je nach Körperstelle - 3,5 bis 6 leicht sauer. Dies bietet der kommensalen Hautflora einen geeigneten Lebensraum, wirkt jedoch abtötend auf einige pathogene Mikroorganismen und inaktivierend auf einige Viren. Hierfür wurden sowohl kommerzielle, als auch synthetisierte Polyoxometallate, welche im wässrigen Millieu eine saure Katalyse durchführen, zur Ausrüstung verwendet. Die Polyoxometallate konnten durch das Sol-Gel-Verfahren mittels Tetraethoxysilan durch Foulardierverfahren im Labormaßstab an verschiedenen Textilien immobilisiert werden. Eine Hochskalierung auf den Technikumsmaßstab gelang ebenfalls. Das Aktivitätsscreening der Ausrüstungen zeigte, dass ein saurer Oberflächen-pH-Wert von ≤ 4 durch die entwickelte Ausrüstung möglich ist und zu einem antibakteriellen Effekt führt. Da die in diesem Forschungsvorhaben synthetisierten Polyoxometallate keine genotoxische und mutagene Aktivität aufweisen, können die KMU des textilveredelnden Wirtschaftszweigs eine neue Art der antibakteriellen Ausrüstung anwenden. Um eine Waschstabile Ausrüstung zu erzielen, müssen die Funktionalisierungen und darüber die Bindung der Polyoxometallate an die Ausrüstungsmatrix jedoch weiterentwickelt werden.