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Zwitterionische Beschichtung hemmt Biofilme
Ein taiwanesisches Forschungsteam hat eine Catechol-basierte zwitterionische Polymerbeschichtung für Medizinprodukte entwickelt. Die Beschichtung vereint antibakterielle und Antifouling-Eigenschaften und hemmt die Biofilmbildung um bis zu 85 %.
Hartnäckige Biofilme auf Oberflächen von Medizinprodukten sind für bis zu 80 % der chronischen klinischen Infektionen verantwortlich und stellen eine erhebliche Herausforderung für die Infektionskontrolle dar. Ein Forschungsteam aus Taiwan hat nun ein zwitterionisches Polymer namens PEGDGE-TAU-CCDP (PTC) entwickelt, das antibakterielle und Antifouling-Eigenschaften in einem System vereint. Synthetisiert wurde das Polymer aus Polyethylenglycol-Diglycidylether (PEGDGE), Taurin (TAU) und 2-Chlor-3′,4′-Dihydroxyacetophenon (CCDP).
Die Einführung von Catechol-Funktionalitäten verleiht dem Polymer eine Redoxaktivität unter aeroben und ionenreichen Bedingungen – eine Eigenschaft, die in Catechol-basierten Systemen mit antibakteriellem Verhalten in Verbindung gebracht wird. Die erfolgreiche Synthese und der Einbau der Catechol-Gruppen wurden mittels UV-Vis-, FTIR- und ¹H-NMR-Spektroskopie bestätigt. Die quantitative Analyse ergab eine CCDP-Pfropfeffizienz von etwa 29 %.
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Verbesserte Haftung durch ε-Polylysin
Durch die Zugabe von ε-Polylysin (EPL) konnte die Haftung der Beschichtung auf verschiedenen Substraten verbessert werden, ohne die intrinsische antibakterielle Aktivität zu beeinträchtigen. Die resultierende EPL/PTC-Beschichtung zeigte in Bakterienwachstumskurven sowie MIC- und MBC-Tests eine minimale Hemmkonzentration von 0,31 mg/ml und eine minimale bakterizide Konzentration von 1,25 mg/ml.
Darüber hinaus wies die Beschichtung eine reduzierte Zugspannung und verringerte Rissbildung auf, was ihre mechanische Eignung für den Einsatz auf Medizinprodukten unterstreicht. Die hydrophile Oberfläche trägt zusätzlich zu den Antifouling-Eigenschaften bei.
Bis zu 85 % Biofilmhemmung auf Silikonkautschuk
Auf Silikonkautschuk aufgetragen, erzielte die EPL/PTC-Beschichtung eine Biofilmhemmung von rund 85 % und eine Antifouling-Effizienz von 76 %. Diese Kombination aus Antifouling- und antibakteriellen Eigenschaften in einem einzigen System ist bei herkömmlichen Oberflächenbehandlungen selten zu beobachten.
Die Ergebnisse zeigen, dass EPL/PTC ein vielversprechender Kandidat für die Reduzierung von Oberflächenverschmutzung und Infektionsrisiken bei Medizinprodukten ist. Die multifunktionale Beschichtung könnte künftig zur Entwicklung sichererer biomedizinischer Materialien beitragen.
Quelle: Hou, S.-W. et al. Catechol-based zwitterionic polymers with antibacterial and antifouling properties for biomedical surface coatings. Prog. Org. Coat. 109915 (2025).
