DE19818956A1 - Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen - Google Patents

Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen

Info

Publication number
DE19818956A1
DE19818956A1 DE19818956A DE19818956A DE19818956A1 DE 19818956 A1 DE19818956 A1 DE 19818956A1 DE 19818956 A DE19818956 A DE 19818956A DE 19818956 A DE19818956 A DE 19818956A DE 19818956 A1 DE19818956 A1 DE 19818956A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
materials
bacteria
micro
materials according
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19818956A
Other languages
English (en)
Inventor
Christine Dr Anders
Roland Kunz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Huels AG
Chemische Werke Huels AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huels AG, Chemische Werke Huels AG filed Critical Huels AG
Priority to DE19818956A priority Critical patent/DE19818956A1/de
Publication of DE19818956A1 publication Critical patent/DE19818956A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34—Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. lubricating compositions

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen sowie Erzeugnisse, wie Geräte, Vorrichtungen und andere Gegenstände, die aus diesen Materialien bestehen oder solche Materialien enthalten.
Die Ansiedelung und Vermehrung von Bakterien auf Oberflächen ist eine in der Regel unerwünschte Erscheinung, die häufig mit nachteiligen Folgen verbunden ist. So können in der Trinkwasser- und Getränketechnik Bakterienpopulationen zu einer gesundheitsgefährdenden Qualitätsminderung führen. Bakterien auf oder in Verpackungen bewirken häufig den Verderb von Lebensmitteln oder verursachen sogar Infektionen bei dem Verbraucher. In steril zu betreibenden biotechnischen Anlagen stellen systemfremde Bakterien ein erhebliches prozeßtechnisches Risiko dar. Solche Bakterien können mit Rohstoffen eingetragen werden oder bei mangelhafter Sterilisation in allen Anlageteilen zurückbleiben. Teile der Bakterienpopulation können sich durch Adhäsion dem normalen Flüssigkeitsaustausch beim Spülen und Reinigen entziehen und sich im System vermehren.
Weiterhin sind Bakterienansiedelungen in Wasseraufbereitungsanlagen (z. B. zur Entsalzung durch Membranen) oder auch in Behältern bekannt, die mit gelösten oder flüssigen unverdünnten organischen Substanzen gefüllt sind und für Bakterienpopulationen vorteilhafte Bedingungen aufweisen. Solche mikrobiellen Belegungen können in erheblichem Umfang zur Blockierung und/oder korrosiven Zerstörung der Anlage führen.
Besondere Bedeutung kommt dem Schutz vor Bakterienanhaftung und -ausbreitung in der Ernährung, der Pflege, hier insbesondere in der Altenpflege und in der Medizin zu. Bei Massenbeköstigungen oder -ausschank existieren besonders dann erhebliche Risiken, wenn zur Vermeidung von Abfall von Einweggeschirr abgesehen wird und eine nur unzureichende Reinigung des Mehrweggeschirrs erfolgt. Die schädliche Ausbreitung von Bakterien in lebensmittelführenden Schläuchen und Rohren ist ebenso bekannt wie die Vermehrung in Lagerbehältern sowie in Textilien in feuchter und warmer Umgebung, z. B. in Bädern. Solche Einrichtungen sind bevorzugte Lebensräume für Bakterien, ebenso wie bestimmte Oberflächen in Bereichen mit hohem Publikumsverkehr, so z. B. in öffentlichen Verkehrsmitteln, Krankenhäusern, Telefonzellen, Schulen und insbesondere in öffentlichen Toiletten.
In der Alten- und Krankenpflege erfordern die häufig geminderten Abwehrkräfte der Betroffenen sorgfältige Maßnahmen gegen Infektionen, insbesondere auf Intensivstationen und in der häuslichen Pflege.
Besondere Sorgfalt bedarf die Verwendung medizinischer Gegenstände und Geräte bei medizinischen Untersuchungen, Behandlungen und Eingriffen, vor allem dann, wenn derartige Geräte oder Gegenstände mit lebendem Gewebe oder mit Körperflüssigkeiten in Kontakt kommen. Im Falle von Langzeit- oder Dauerkontakten, beispielsweise bei Implantaten, Kathetern, Stents, Herzklappen und Herzschrittmachern, können Bakterienkontaminationen zu einem lebensbedrohenden Risiko für den Patienten werden.
Auch auf dem Gebiet der Biotechnologie spielt die Ansiedelung von Bakterien auf der Oberfläche von Anlageteilen, wie Lagerbehältern oder Rohrleitungen, eine Rolle, z. B. bei der Abtrennung von körpereigenen Eiweißstoffen aus Körperflüssigkeiten, wie Blut oder Lymphe. Eiweißstoffe neigen bei der Adsorption an Oberflächen zur Denaturierung und bieten dann einen bevorzugten Nährboden für Bakterien.
Es wurde bereits auf vielfältige Weise versucht, die Ansiedelung und Ausbreitung von Bakterien auf Oberflächen zu unterbinden. In J. Microbiol. Chemoth. 31 (1993); 261-271 beschreiben S. E. Tebbs und T. S. J. Elliott lackartige Beschichtungen mit quaternären Ammoniumsalzen als antimikrobiell wirkenden Komponenten. Es ist bekannt, daß diese Salze von Wasser, wäßrigen oder anderen polaren Medien sowie von Körperflüssigkeiten aus dem Beschichtungsmaterial herausgelöst werden und ihre Wirkung somit nur von kurzer Dauer ist. Dies gilt gleichermaßen für die Einarbeitung von Silbersalzen in Beschichtungen, so beschrieben in WO 92/18098.
T. Ouchi und Y. Ohya beschreiben in Progr. Polym. Sci. 20 (1995), 211 ff., die Immobilisierung von bakteriziden Wirkstoffen auf Polymeroberflächen durch kovalente Bindung oder ionische Wechselwirkungen. Häufig sind in solchen Fällen die keimtötenden Wirkungen gegenüber dem reinen Wirkstoff deutlich reduziert. Heteropolare Bindungen erweisen sich oft als nicht hinreichend stabil. Darüber hinaus führt die Keimabtötung in der Regel zu unerwünschten Ablagerungen auf den Oberflächen, die die weitere bakterizide Wirkung maskieren und die Grundlage für eine nachfolgende Bakterienbesiedelung bilden.
W. Kohnen et al. berichten in Zbl. Bakt. Suppl. 26, Gustav Fischer Verlag, Stuttgart - Jena - New York, 1994, Seiten 408 bis 410, daß die Adhäsion von Staphylococcus epidermidis auf einem Polyurethanfilm vermindert wird, wenn der Film durch eine Glimmentladung in Gegenwart von Sauerstoff vorbehandelt und dann mit Acrylsäure gepfropft wird.
Es besteht nach wie vor Bedarf an alternativen, einfachen und wirkungsvollen Möglichkeiten, der Adhäsion und Ausbreitung von Bakterien entgegenzuwirken. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, neue Materialien mit bakterienabweisender Oberfläche bereitzustellen. Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verwendung dieser neuen Materialien für Geräte, Vorrichtungen und andere Gegenstände bzw. für Teile davon vorzuschlagen.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Materialien mit einer mikrorauhen Oberfläche bakterienabweisende Eigenschaften aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Materialien mit mikrorauher Oberfläche, die durch mindestens zwei der folgenden, sowohl für die Messung in x- Richtung als auch für die in y-Richtung geltenden Parameter gekennzeichnet sind:
Zehnpunkthöhe Rz 10 bis 1.000 nm,
arithmetischer Mittenrauhwert Ra 5 bis 100 nm,
mittlerer Abstand der örtlichen Profilspitzen S 30 bis 1.000 nm,
bakterienabweisende Eigenschaften aufweisen.
Bevorzugte Materialien sind solche mit mindestens zwei der folgenden Parameter:
Zehnpunkthöhe Rz 30 bis 700 nm,
arithmetischer Mittenrauhwert Ra 10 bis 80 nm,
mittlerer Abstand der örtlichen Profilspitzen S 50 bis 500 nm.
Schließlich weisen besonders bevorzugte Materialien mindestens zwei der folgenden Parameter aus:
Zehnpunkthöhe Rz 80 bis 200 nm,
arithmetischer Mittenrauhwert Ra 10 bis 30 nm,
mittlerer Abstand der örtlichen Profilspitzen S 100 bis 450 nm.
Die bakterienabweisenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Materialien sind überraschenderweise stärker ausgeprägt als die der entsprechenden Materialien mit weniger rauher oder rauherer Oberfläche unter sonst gleichen Bedingungen. Man hätte erwarten sollen, daß Bakterien auf einer glatten Fläche schlechtere Haftmöglichkeiten finden als auf einer rauhen Fläche. Es war nicht zu erwarten, daß zwischen rauhen und glatten Flächen ein mikrorauher Bereich existiert, der durch ein Minimum an Bakterienadhäsion und -ausbreitung ausgezeichnet ist.
Die bakterienabweisenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen mikrorauhen Materialien sind besonders dann ausgeprägt, wenn die Werte für alle drei Parameter in den angegebenen Bereichen liegen, und zwar bei Messung sowohl in x- als auch in y-Richtung. Die Bezeichnung der obigen Parameter folgt der Vorschrift DIN 4762 (ISO 4287/1); x- und y-Richtung sind senkrecht aufeinander stehende (cartesianische) Koordinaten.
Die Ist-Oberfläche (ebenfalls gemäß DIN 4762 [ISO 4287/1]) wird mit einem Rasterkraftmikroskop bestimmt. Ein geeignetes Gerät ist das AFM vom Typ "Explorer" der Fa. Topometrix Corp., Santa Clara, California, USA. Die Messung wird im sogenannten contact mode (bei konstanter Kraft etwa im Bereich von 0,4 bis 1,8 nN) mit einem Siliciumnitrid-Cantilever (ebenfalls von Topometrix Corp.) mit 50 nm Spitzenkrümmungsradius und einer Federkonstante von 0,032 N/m bei 25°C und 40% relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Die Meßstrecke des Scanners beträgt in x- und y-Richtung jeweils 2.300 nm. Zur Auswertung und Bildverarbeitung eignet sich die Software-SPM-Lab. Version 2.06.06 der Fa. Topometrix.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Materialien, indem die mikrorauhe Oberfläche durch Bestrahlen erzeugt wird. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die erfindungsgemäßen Materialien hergestellt, indem die Materialoberfläche durch Prägen oder Abguß gestaltet wird.
Weiterhin sind Gegenstände der Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Materialien zur Herstellung von Erzeugnissen, wie Geräten, Vorrichtungen und anderen Gegenständen, die aus diesen Materialien bestehen oder Teile aus solchen Materialien enthalten und daher bei bestimmungsmäßiger Verwendung von Bakterien weitgehend freigehalten werden; sowie diese Erzeugnisse, Geräte, Vorrichtungen und Gegenstände als solche.
Schließlich ist ein Gegenstand der Erfindung die Verwendung dieser Erzeugnisse, Geräte, Vorrichtungen und anderen Gegenstände auf bestimmten, in der Folge spezifizierten technischen Gebieten.
Zu den Bakterien, deren Adhäsion und Ausbreitung auf den erfindungsgemäßen Materialien bzw. Geräten wirkungsvoll und nachhaltig gehemmt wird, zählen Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Serratia mercescens und Candida albicans.
Unabhängig von der mikrorauhen Oberflächenstruktur können die erfindungsgemäßen Materialien aus beliebigen festen Stoffen bestehen, wie Metallen, Kunststoffen, Glas, Hartholz und Keramik, die ihre charakteristische Oberflächenstruktur unter Schwerkrafteinwirkung und unter Umgebungsbedingungen nicht oder nicht nennenswert verändern. Von den in der Technik gebräuchlichen Metallen seien z. B. Eisen, Chrom, Nickel und Aluminium sowie deren Legierungen erwähnt. Weiterhin eignen sich der gegebenen Definition für feste Stoffe entsprechende Polymere, wie Polyurethane, Polyamide, Polyester und -ether, Polyetherblockamide, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polycarbonate, Polyorganosiloxane, Polyolefine, Polysulfone, Polyisopren, Poly-Chloropren, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyacrylate, Polymethacrylate, entsprechende Copolymere und Blends sowie natürliche und synthetische Kautschuke. Ferner können beliebige anorganische technische Gläser, wie Flachglas, Behälterglas oder Bleikristallglas, ebenso erfindungsgemäß mit einer mikrorauhen Oberfläche ausgestattet werden wie technische Keramiken. Die erfindungsgemäßen Materialien schließen auch Verbundmaterialien und beschichtete Materialien ein, soweit und solange die jeweils äußere Lage oder Schicht eine mikrorauhe Oberfläche aufweist. Als Beispiele seien lackierte oder mit Kunststoff beschichtete Metall-, Glas- oder Holzkörper genannt.
Zur Herstellung der mikrorauhen Oberflächenstruktur geht man am besten von weniger rauhen Oberflächen aus, die durch Ablation (Abtragung) oder Beschichtung in Oberflächen mit der erfindungsgemäßen mikrorauhen Struktur umgewandelt werden. Ablation kann, je nach Topographie und Härte des weniger rauhen Materials, z. B. durch Schleifen, Bestrahlen (z. B. Sandstrahlen), Ätzen, Beflammung, Plasmabehandlung, Laserablation, UV-Bestrahlung, Röntgenlithographie oder thermische Behandlung erfolgen. Diesen abtragenden Verfahren stehen die beschichtenden Verfahren gegenüber, z. B. Lackieren mit gering verlaufenden Lacken (auch Pulverlacken), Bedampfen, Besputtern, Bedrucken und Bestrahlen mit Materialeintrag zur Seite. Mikrorauhe Oberflächen können auch als Matrize für die Strukturierung weiterer, gleichermaßen mikrorauher Oberflächen dienen, beispielsweise beim Spritzgießen oder beim Gießen von Folien aus Lösung. Die Wahl eines geeigneten Verfahrens zur Schaffung einer mikrorauhen Oberfläche hängt von einer Reihe von Gegebenheiten ab, bei Ablationsverfahren z. B. von der Härte oder Zähigkeit des Materials, der Einwirkungstemperatur sowie der Art, Dauer und Intensivität der Einwirkung. Bei Bestrahlen bestimmen u. a. die Natur, die Härte, die Größe und die Oberflächenbeschaffenheit des Strahlgutes, dessen Aufprallgeschwindigkeit und die Bestrahldauer den Behandlungserfolg. Der Fachmann kann die für einen gegebenen Fall optimalen Verfahren unschwer ohne erfinderisches Zutun durch Routineversuche ermitteln.
Besonders bewährt haben sich Verfahren, bei denen die mikrorauhen Oberflächen durch Bestrahlen erzeugt werden. Dies kann direkt durch Bestrahlen des gewünschten Materials erfolgen, aber auch die Herstellung einer Negativform durch Bestrahlen mit anschließendem Abguß- oder Prägeverfahren ist möglich.
Zur Bestrahlung eignen sich insbesondere Sandstrahlverfahren mit Korund-, Stahl- oder Glaspartikel. Es können gängige Geräte, wie z. B. der Sandstrahler der Fa. Auer ST 1000, eingesetzt werden. Typische Strahlzeiten betragen 5 Sekunden bis 3 Minuten, bei harten Materialien wie Stahl bevorzugt 1 bis 2 Minuten. Die so erhaltenen Oberflächen müssen vor der Weiterverwendung gereinigt bzw. sterilisiert werden.
Die erfindungsgemäßen Materialien können auch durch Prägen oder Abgießen einer entsprechenden Form gestaltet werden. Eine solche Form kann ebenfalls durch Bestrahlen hergestellt werden. Die einzuhaltenden Verfahrensparameter sind die gleichen wie bei der direkten Bestrahlung; es sollten lediglich ausreichend formstabile Materialien wie Edelstahl oder Messing eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Materialien können anschließend durch Prägen, Gießen, Spritzgießen oder Foliengießen aus einer Lösung hergestellt bzw. gestaltet werden. Dieses Verfahren bietet sich insbesondere für die bereits genannten polymeren Werkstoffe an.
Die erfindungsgemäßen Materialien eignen sich zur Herstellung von Erzeugnissen, wie Geräten, Vorrichtungen und anderen Gegenständen, die aus diesen Materialien bestehen oder Teile aus solchen Materialien enthalten und daher bei bestimmungsgemäßer Verwendung von Bakterien weitgehend freigehalten werden. Was die Fertigungstechnik betrifft, so können die Geräte, Vorrichtungen oder anderen Gegenstände oder Teile davon zuerst in eine zweckentsprechende Form gebracht und dann mit einer mikrorauhen Oberfläche versehen werden. Bei einer anderen Variante fallen sie unmittelbar bei der Formgebung als Gerät, Vorrichtung oder anderer Gegenstand mit mikrorauher Oberfläche an, z. B. bei der Extrusion von Rohren, beim Spritzgießen von Formteilen oder Foliengießen aus Lösungen. Schließlich können die erfindungsgemäßen Materialien auch Halbzeuge sein, die zu einem erfindungsgemäßen Gerät, einer Vorrichtung oder einem Gegenstand verarbeitet werden. So können z. B. Stahl- oder Kunststoffplatten mit mikrorauher Oberfläche zu einem erfindungsgemäßen Gegenstand, z. B. einem Behälter, zusammengefügt werden.
Dem Ziel der Bakterienhemmung sowie den gegebenen Erläuterungen zum Stand der Technik entsprechend, können diese Geräte, Apparate und anderen Gegenstände u. a. auf den Gebieten der Wasser- und Abwassertechnik, der Getränke-, Nahrungsmittel- und Genußmitteltechnik, der Biotechnologie, der Hygienevorsorge und der Medizintechnik Verwendung finden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, nicht aber ihren Umfang begrenzen.
Beispiele Bestimmung der bakterienabweisenden Eigenschaften
Die Prüfung auf Adhäsion von Bakterien kann mit verschiedenen Stämmen vorgenommen werden. Hierzu eignen sich besonders die in Tabelle 1 aufgeführten Bakterien, da sie in klinischen Isolaten von infizierten Kathetern häufig vorkommen.
Bakterienstämme zur Messung der primären Adhäsion
Bakterienstämme zur Messung der primären Adhäsion
Das Verfahren zur Bestimmung der primären Adhäsion (also unabhängig von späterer Vermehrung) dieser Bakterienstämme wird beispielhaft für Klebsiella pneumoniae in der Folge beschrieben. Die primäre Adhäsion der anderen Stämme (B1 bis B3) wurde analog bestimmt.
Bestimmung der primären Bakterienadhäsion unter statischen Bedingungen
Eine Über-Nacht-Kultur des Bakterienstammes Klebsiella pneumondiae in Hefeextrakt-Pepton-Glukose-Nährmedium (1% + 1% + 1%) wird abzentrifugiert und in Phosphat-gepufferter Saline (= PBS; 0,05 m KH2PO4, pH 7,2 + 0,9% NaCl) wieder aufgenommen. Man verdünnt mit PBS-Puffer auf eine Zellkonzentration von 108 Zellen/ml. Die suspendierten Bakterien werden mit dem zu untersuchenden Folienstück für 3 h in Berührung gebracht. Dazu werden doppelseitig beschichtete kreisförmige Folienstücke mit einem Durchmesser von 1,6 cm (= 4,02 cm2) auf eine Präpariernadel gesteckt und mit der Zellsuspension geschüttelt. Einseitig beschichtete Folien werden in Form einer runden, ebenen Scheibe von 4,5 cm Durchmesser und mit einer Stützmembran aus 2-3 cm dickem Weich-PVC in eine Membranfilterapparatur eingespannt. Auf die nach oben zeigende Seite mit der zu prüfenden Beschichtung wird die Zellsuspension aufgegeben und 3 Stunden geschüttelt. Die Membranfilterapparatur muß dicht sein, d. h. es darf keine Zellsuspension durch undichte Zellen ausfließen.
Nach Ablauf der Kontaktzeit wird die Bakteriensuspension mit einer Wasserstrahlpumpe abgesaugt, und die Folienstücke werden zum Waschen mit 20 ml steriler PBS-Lösung in einem 100 ml Becherglas 2 Minuten geschüttelt. Das Folienstück wird nochmals in sterile PBS-Lösung eingetaucht und dann in 10 ml erhitztem TRIS/EDTA (0,1 M Trishydroxyethylaminomethan, 4 mM Ethylendiamintetraessigsäure, mit HCl auf pH 7,8 eingestellt) für 2 Minuten im siedenden Wasserbad extrahiert.
Mit der Extraktionslösung werden keine Eppendorf-Cups befüllt und sofort bis zur Biolumineszenz-Bestimmung des extrahierten Adenosintriphosphats (ATP) bei -20°C eingefroren. Die Bestimmung wird wie folgt ausgeführt: In ein transparentes Röhrchen aus Polycarbonat wird 100 µl Reagentienmix (Biolumineszenz-Test CLS II. Fa. BOEHRINGER MANNHEIM GmbH) gegeben, und über einen Zeitraum von 10 Sekunden werden in einem Lichtimpuls-Meßgerät LUMAT LB9501 (Laboratorien Prof. Berthold GmbH, 75323 Bad Wildbad, Deutschland) in Lichtimpulse integriert. Dann wird eine 100 µl Probe zugegeben und erneut gemessen. Die relativen Lichteinheiten (RLU) werden durch Subtraktion der Lichtimpulse im Reagentienmix von der Anzahl der gemessenen Lichtimpulse im kompletten Ansatz erhalten. Dieser Wert steht in Relation zu der Anzahl der an der Folie adhärierten Bakterien. Der Umrechnungsfaktor zwischen dem RLU-Wert und der Bakterienzahl wird bestimmt, indem ein Aliquot von 0,1 ml der Bakteriensuspension mit 108 Zellen/ml in 10 ml heißem TMS/EDTA extrahiert und dann der ATP-Gehalt bestimmt wird.
Für Klebsiella pneumoniae ergibt sich ein Wert von 1,74.104 RLU = 1.107 Zellen im ATP-Extraktionsansatz. Bei einem gemessenen Wert von 4,7.104 von 4 cm3 Folie waren pro cm2 Folienoberfläche
primär adhäriert.
Herstellung der Materialien
Es wurden 5 gedrehte Scheiben aus 1.4571 Edelstahl mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Dicke von 5 mm einseitig hochglanzpoliert. 4 davon wurden nachfolgend mit Glasperlen in einem Sandstrahler Auer ST1000 bestrahlt. Dabei wurde für jede Scheibe Glasperlen einer anderen Körnung verwendet. Es kamen die Körnungen 20, 50, 120 und 220 zum Einsatz. Die so gewonnenen Scheiben wurden in 10% w/w Wasserstoffperoxidlösung mit 5% w/w Perchlorsäure 16 Stunden bei Raumtemperatur inkubiert, um sie zu reinigen und anschließend 2 Stunden bei 70°C getrocknet.
Beispiele 1 bis 5
Das Polyurethan TECOFLEX® EG 93 der Fa. Thermedics, Inc., Woburn. Mass., USA wurde in Tetrahydrofuran gelöst (5% w/w) und auf die vorbereiteten Stahlscheiben von unterschiedlicher Rauhigkeit gegossen. Die nach Verdampfen des Lösemittels erhaltenen Folien wurden abgelöst, und die Mikrorauhigkeit und die Bakterienadhäsion wurden gemessen. Die Ergebnisse gehen aus der folgenden Tabelle hervor.
Tabelle
Aus der Tabelle geht hervor, daß die Bakterienadhäsion auf den nicht erfindungsgemäßen glatten (Beispiel I) und rauhen (Beispiel 5) Oberflächen deutlich stärker ist als auf den erfindungsgemäßen mikrorauhen Oberflächen der Beispiele 2 bis 4.

Claims (9)

1. Materialien mit mikrorauher, bakterienabweisender Oberfläche, gekennzeichnet durch mindestens zwei der folgenden, sowohl für die Messung in x-Richtung als auch für die in y-Richtung geltenden Parameter:
Zehnpunkthöhe Rz 10 bis 1000 nm, arithmetischer Mittenrauhwert Ra 5 bis 100 nm, mittlerer Abstand der örtlichen Profilspitzen S 30 bis 1000 nm.
2. Materialien nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei der folgenden Parameter:
Zehnpunkthöhe Rz 30 bis 700 nm, arithmetischer Mittenrauhwert Ra 10 bis 80 nm, mittlerer Abstand der örtlichen Profilspitzen S 50 bis 500 nm.
3. Materialien nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei der folgenden Parameter:
Zehnpunkthöhe Rz 80 bis 200 nm, arithmetischer Mittenrauhwert Ra 10 bis 30 nm, mittlerer Abstand der örtlichen Profilspitzen S 100 bis 450 nm.
4. Materialien nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Metall, einem Polymer, Hartholz, Glas oder Keramik bestehen.
5. Verfahren zur Herstellung von Materialien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mikrorauhe Oberfläche durch Bestrahlen erzeugt wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Materialien gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialoberfläche durch Prägen oder Abguß gestaltet wird.
7. Verwendung von Materialien nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Herstellung von Erzeugnissen, die aus diesen Materialien bestehen oder Teile aus solchen Materialien enthalten.
8. Erzeugnisse, die aus Materialien nach den Ansprüchen 1 bis 4 bestehen oder Teile aus solchen Materialien enthalten.
9. Verwendung von Erzeugnissen nach Anspruch 8 auf den Gebieten der Wasser- und Abwassertechnik, der Getränke-, Nahrungsmittel- und Genußmitteltechnik, der Biotechnologie, der Hygienevorsorge oder der Medizintechnik.
DE19818956A 1997-05-23 1998-04-28 Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen Withdrawn DE19818956A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19818956A DE19818956A1 (de) 1997-05-23 1998-04-28 Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19721724 1997-05-23
DE19818956A DE19818956A1 (de) 1997-05-23 1998-04-28 Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19818956A1 true DE19818956A1 (de) 1998-11-26

Family

ID=7830352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19818956A Withdrawn DE19818956A1 (de) 1997-05-23 1998-04-28 Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19818956A1 (de)

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1095760A1 (de) * 1999-10-20 2001-05-02 Creavis Gesellschaft für Technologie und Innovation mbH Strukturierte Oberflächen mit zelladhäsions- und zellproliferationshemmenden Eigenschaften
FR2843280A1 (fr) * 2002-08-06 2004-02-13 Envicon Klaertech Verwalt Corps creux d'ecoulement pouvant etre utilise dans une stati on d'epuration pour le traitement des eaux residuaires
DE102004027449A1 (de) * 2004-06-04 2005-12-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Zapfvorrichtung mit Höhenverstellung
US7374903B2 (en) 2001-06-13 2008-05-20 The University Of Liverpool Substrates with topographical features for the manipulation of cellular behavior and response
WO2011094344A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 President And Fellows Of Harvard College Structures for preventing microorganism attachment
WO2012058605A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 3M Innovative Properties Company Engineered surfaces for reducing bacterial adhesion
WO2012100099A2 (en) * 2011-01-19 2012-07-26 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
WO2012100100A3 (en) * 2011-01-19 2012-10-18 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
WO2013003373A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 3M Innovative Properties Company Microstructured surfaces for reducing bacterial adhesion
WO2013041751A1 (es) 2011-09-20 2013-03-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Combinación y procedimiento de obtención de esmaltes cerámicos bactericidas para productos cerámicos
US8535779B1 (en) 2012-03-23 2013-09-17 Massachusetts Institute Of Technology Self-lubricating surfaces for food packaging and food processing equipment
US8574704B2 (en) 2011-08-05 2013-11-05 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-impregnated surfaces, methods of making, and devices incorporating the same
CN104609029A (zh) * 2015-01-16 2015-05-13 江南大学 一种表面微图案设计的抗菌表面及抗菌膜
US9254496B2 (en) 2011-08-03 2016-02-09 Massachusetts Institute Of Technology Articles for manipulating impinging liquids and methods of manufacturing same
US9309162B2 (en) 2012-03-23 2016-04-12 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-encapsulated rare-earth based ceramic surfaces
US9427679B2 (en) 2013-04-16 2016-08-30 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for unipolar separation of emulsions and other mixtures
US9498934B2 (en) 2013-02-15 2016-11-22 Massachusetts Institute Of Technology Grafted polymer surfaces for dropwise condensation, and associated methods of use and manufacture
US9585757B2 (en) 2013-09-03 2017-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Orthopaedic joints providing enhanced lubricity
US9625075B2 (en) 2012-05-24 2017-04-18 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus with a liquid-impregnated surface to facilitate material conveyance
US9630224B2 (en) 2012-07-13 2017-04-25 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces having improved stability
US9650661B2 (en) 2013-05-21 2017-05-16 3M Innovative Properties Company Nanostructured spore carrier
US9683197B2 (en) 2011-11-04 2017-06-20 President And Fellows Of Harvard College Dynamic and switchable slippery surfaces
WO2017218684A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Cardiac Pacemakers, Inc. Infection resistant surfaces for devices
US9947481B2 (en) 2014-06-19 2018-04-17 Massachusetts Institute Of Technology Lubricant-impregnated surfaces for electrochemical applications, and devices and systems using same
US9963597B2 (en) 2012-07-12 2018-05-08 President And Fellows Of Harvard College Slippery self-lubricating polymer surfaces
US10011800B2 (en) 2012-07-13 2018-07-03 President And Fellows Of Harvard College Slips surface based on metal-containing compound
US10385181B2 (en) 2013-03-13 2019-08-20 President And Fellows Of Harvard College Solidifiable composition for preparaton of liquid-infused slippery surfaces and methods of applying
US10711393B2 (en) 2016-05-04 2020-07-14 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Self-sealing and self-decontaminating materials, methods of making, and methods of use
US10882085B2 (en) 2012-11-19 2021-01-05 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods employing liquid-impregnated surfaces
USD907771S1 (en) 2017-10-09 2021-01-12 Pioneer Surgical Technology, Inc. Intervertebral implant
US11058803B2 (en) 2012-05-24 2021-07-13 Massachusetts Institute Of Technology Medical devices and implements with liquid-impregnated surfaces
US11079141B2 (en) 2013-12-20 2021-08-03 Massachusetts Institute Of Technology Controlled liquid/solid mobility using external fields on lubricant-impregnated surfaces
US11105352B2 (en) 2012-06-13 2021-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Articles and methods for levitating liquids on surfaces, and devices incorporating the same
US11147682B2 (en) 2017-09-08 2021-10-19 Pioneer Surgical Technology, Inc. Intervertebral implants, instruments, and methods
US11492500B2 (en) 2012-11-19 2022-11-08 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods employing liquid-impregnated surfaces
US11998369B2 (en) 2018-10-11 2024-06-04 Freeflow Medical Devices Llc Packaging for medical devices coated with perfluorinated liquids or dispersions thereof

Cited By (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1095760A1 (de) * 1999-10-20 2001-05-02 Creavis Gesellschaft für Technologie und Innovation mbH Strukturierte Oberflächen mit zelladhäsions- und zellproliferationshemmenden Eigenschaften
US7374903B2 (en) 2001-06-13 2008-05-20 The University Of Liverpool Substrates with topographical features for the manipulation of cellular behavior and response
FR2843280A1 (fr) * 2002-08-06 2004-02-13 Envicon Klaertech Verwalt Corps creux d'ecoulement pouvant etre utilise dans une stati on d'epuration pour le traitement des eaux residuaires
DE102004027449A1 (de) * 2004-06-04 2005-12-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Zapfvorrichtung mit Höhenverstellung
CN102834124A (zh) * 2010-01-28 2012-12-19 哈佛大学校长及研究员协会 防止微生物附着的结构
WO2011094344A1 (en) * 2010-01-28 2011-08-04 President And Fellows Of Harvard College Structures for preventing microorganism attachment
WO2012058605A1 (en) * 2010-10-28 2012-05-03 3M Innovative Properties Company Engineered surfaces for reducing bacterial adhesion
CN103180059A (zh) * 2010-10-28 2013-06-26 3M创新有限公司 用于降低细菌粘附力的工程化表面
US10233334B2 (en) 2011-01-19 2019-03-19 President And Fellows Of Harvard College Containers, bottles, drums, vats, and tanks having a slippery surface
CN103649240A (zh) * 2011-01-19 2014-03-19 哈佛学院院长等 具有高压稳定性、光学透明性以及自修复特征的光滑表面
US9353646B2 (en) 2011-01-19 2016-05-31 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
US10550272B2 (en) 2011-01-19 2020-02-04 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
WO2012100100A3 (en) * 2011-01-19 2012-10-18 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
US10982100B2 (en) 2011-01-19 2021-04-20 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
US9932482B2 (en) 2011-01-19 2018-04-03 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
WO2012100099A3 (en) * 2011-01-19 2012-10-18 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
US9932484B2 (en) 2011-01-19 2018-04-03 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces and biological applications thereof
US11118067B2 (en) 2011-01-19 2021-09-14 President And Fellows Of Harvard College Sanitation systems and components thereof having a slippery surface
US9121307B2 (en) 2011-01-19 2015-09-01 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
US9121306B2 (en) 2011-01-19 2015-09-01 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
WO2012100099A2 (en) * 2011-01-19 2012-07-26 President And Fellows Of Harvard College Slippery surfaces with high pressure stability, optical transparency, and self-healing characteristics
CN103649240B (zh) * 2011-01-19 2016-09-14 哈佛学院院长等 具有高压稳定性、光学透明性以及自修复特征的光滑表面
WO2013003373A1 (en) * 2011-06-27 2013-01-03 3M Innovative Properties Company Microstructured surfaces for reducing bacterial adhesion
US9381528B2 (en) 2011-08-03 2016-07-05 Massachusetts Institute Of Technology Articles for manipulating impinging liquids and methods of manufacturing same
US9254496B2 (en) 2011-08-03 2016-02-09 Massachusetts Institute Of Technology Articles for manipulating impinging liquids and methods of manufacturing same
US11933551B2 (en) 2011-08-05 2024-03-19 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-impregnated surfaces, methods of making, and devices incorporating the same
US8574704B2 (en) 2011-08-05 2013-11-05 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-impregnated surfaces, methods of making, and devices incorporating the same
WO2013041751A1 (es) 2011-09-20 2013-03-28 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Combinación y procedimiento de obtención de esmaltes cerámicos bactericidas para productos cerámicos
US9683197B2 (en) 2011-11-04 2017-06-20 President And Fellows Of Harvard College Dynamic and switchable slippery surfaces
US8940361B2 (en) 2012-03-23 2015-01-27 Massachusetts Institute Of Technology Self-lubricating surfaces for food packaging and food processing equipment
US9309162B2 (en) 2012-03-23 2016-04-12 Massachusetts Institute Of Technology Liquid-encapsulated rare-earth based ceramic surfaces
US9371173B2 (en) 2012-03-23 2016-06-21 Massachusetts Institute Of Technology Self-lubricating surfaces for food packaging and food processing equipment
US10968035B2 (en) 2012-03-23 2021-04-06 Massachusetts Institute Of Technology Self-lubricating surfaces for food packaging and food processing equipment
US8535779B1 (en) 2012-03-23 2013-09-17 Massachusetts Institute Of Technology Self-lubricating surfaces for food packaging and food processing equipment
US11684705B2 (en) 2012-05-24 2023-06-27 Massachusetts Institute Of Technology Medical devices and implements with liquid-impregnated surfaces
US11058803B2 (en) 2012-05-24 2021-07-13 Massachusetts Institute Of Technology Medical devices and implements with liquid-impregnated surfaces
US12005161B2 (en) 2012-05-24 2024-06-11 Massachusetts Institute Of Technology Medical devices and implements with liquid-impregnated surfaces
US9625075B2 (en) 2012-05-24 2017-04-18 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus with a liquid-impregnated surface to facilitate material conveyance
US11105352B2 (en) 2012-06-13 2021-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Articles and methods for levitating liquids on surfaces, and devices incorporating the same
US9963597B2 (en) 2012-07-12 2018-05-08 President And Fellows Of Harvard College Slippery self-lubricating polymer surfaces
US11186731B2 (en) 2012-07-12 2021-11-30 President And Fellows Of Harvard College Slippery self-lubricating polymer surfaces
US9630224B2 (en) 2012-07-13 2017-04-25 President And Fellows Of Harvard College Slippery liquid-infused porous surfaces having improved stability
US10011800B2 (en) 2012-07-13 2018-07-03 President And Fellows Of Harvard College Slips surface based on metal-containing compound
US11492500B2 (en) 2012-11-19 2022-11-08 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods employing liquid-impregnated surfaces
US10882085B2 (en) 2012-11-19 2021-01-05 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods employing liquid-impregnated surfaces
US12103051B2 (en) 2012-11-19 2024-10-01 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods employing liquid-impregnated surfaces
US9498934B2 (en) 2013-02-15 2016-11-22 Massachusetts Institute Of Technology Grafted polymer surfaces for dropwise condensation, and associated methods of use and manufacture
US10385181B2 (en) 2013-03-13 2019-08-20 President And Fellows Of Harvard College Solidifiable composition for preparaton of liquid-infused slippery surfaces and methods of applying
US9975064B2 (en) 2013-04-16 2018-05-22 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for unipolar separation of emulsions and other mixtures
US10155179B2 (en) 2013-04-16 2018-12-18 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for unipolar separation of emulsions and other mixtures
US9427679B2 (en) 2013-04-16 2016-08-30 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for unipolar separation of emulsions and other mixtures
US10059977B2 (en) 2013-05-21 2018-08-28 3M Innovative Properties Company Biological sterilization indicator
US9650661B2 (en) 2013-05-21 2017-05-16 3M Innovative Properties Company Nanostructured spore carrier
US9585757B2 (en) 2013-09-03 2017-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Orthopaedic joints providing enhanced lubricity
US11079141B2 (en) 2013-12-20 2021-08-03 Massachusetts Institute Of Technology Controlled liquid/solid mobility using external fields on lubricant-impregnated surfaces
US9947481B2 (en) 2014-06-19 2018-04-17 Massachusetts Institute Of Technology Lubricant-impregnated surfaces for electrochemical applications, and devices and systems using same
CN104609029A (zh) * 2015-01-16 2015-05-13 江南大学 一种表面微图案设计的抗菌表面及抗菌膜
US10711393B2 (en) 2016-05-04 2020-07-14 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Self-sealing and self-decontaminating materials, methods of making, and methods of use
WO2017218684A1 (en) * 2016-06-16 2017-12-21 Cardiac Pacemakers, Inc. Infection resistant surfaces for devices
US11147682B2 (en) 2017-09-08 2021-10-19 Pioneer Surgical Technology, Inc. Intervertebral implants, instruments, and methods
USD968613S1 (en) 2017-10-09 2022-11-01 Pioneer Surgical Technology, Inc. Intervertebral implant
USD907771S1 (en) 2017-10-09 2021-01-12 Pioneer Surgical Technology, Inc. Intervertebral implant
US11998369B2 (en) 2018-10-11 2024-06-04 Freeflow Medical Devices Llc Packaging for medical devices coated with perfluorinated liquids or dispersions thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19818956A1 (de) Materialien mit mikrorauhen, bakterienabweisenden Oberflächen
Flint et al. Properties of the stainless steel substrate, influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci
EP0873756A2 (de) Bakterienabweisend und blutverträglich modifizierte Oberflächen
US6248811B1 (en) Bioactive surface coating
EP0858811A2 (de) Gegenstand mit Mikroorganismen abweisender Beschichtung, dessen Herstellung und Verwendung
EP2162121A2 (de) Verfahren zur beschichtung von oberflächen mit mikro- und nanopartikeln mit hilfe von plasmaverfahren
JP7204153B2 (ja) 抗菌性積層体、及び抗菌性積層体の製造方法
DE19950452A1 (de) Strukturierte Oberflächen mit zelladhäsions- und zellproliferationshemmenden Eigenschaften
DE10022406A1 (de) Antimikrobielle, Aminofunktionalisierte Copolymere
Tide et al. The influence of welding procedures on bacterial colonization of stainless steel weldments
EP0930331A2 (de) Bioaktive und hydrophile Beschichtung von polymeren Substraten
EP1293123A1 (de) Biozide Retardierungsformulierungen
US5695458A (en) Anti-infective polymer-iodine coating for blood collection and delivery systems
Ishida et al. The fungicidal effect of ultraviolet light on impression materials
DE10149973A1 (de) Verfahren zur Herstellung extraktionsstabiler Polymerbeschichtungen
Reid et al. Adhesion of two uropathogens to silicone and lubricious catheters: influence of pH, urea and creatinine
EP0852238B1 (de) Polymere mit bakteriophoben und gegebenenfalls zellproliferationsinhibierenden Eigenschaften
Moerman et al. Novel materials of construction in the food industry
EP1214366A1 (de) Copolymere des aminopropylvinylethers
DE19700081A1 (de) Verfahren zur bakterienabweisenden Beschichtung von Oberflächen
EP0852952A2 (de) Bioaktive Beschichtung von Oberflächen
DE10111144A1 (de) Mikrobizide Fluidsysteme
EP0887363A1 (de) Blutverträgliches und bakterienabweisendes Copolymer
DE10102900A1 (de) Antimikrobielle Polymere in Reaktivformulierungen
WO2002028928A1 (de) Antimikrobielle polymere hergestellt unter verwendung von aldehyden oder ketonen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEGUSSA-HUELS AG, 60311 FRANKFURT, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DEGUSSA AG, 40474 DUESSELDORF, DE

8130 Withdrawal