Mechano-bakterizide nanostrukturierte Oberfläche

Von der Natur inspirierte nanostrukturierte Oberflächen mit intrinsischen mechano-bakteriziden Eigenschaften haben aufgrund ihrer Biokompatibilität, Zytotoxizität und Biozidfreiheit besondere Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Beim Zusammentreffen mit verschiedenen Bakterienstämmen zeigen diese nanostrukturierten Oberflächen jedoch aufgrund der offensichtlichen Variabilität der bakteriellen Zellwand und Morphologie signifikant unterschiedliche antibakterielle Aktivitäten. Nun wurde eine mechano-bakterizide nanostrukturierte Oberfläche mit photothermisch verstärkten antibakteriellen Eigenschaften entwickelt, die synergistische antimikrobielle Eigenschaften mit deutlich erhöhter antibakterieller Wirksamkeit sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien aufweist.

Photothermische Schicht

Zunächst wird eine Nanosäulenoberfläche mit mechano-bakteriziden Eigenschaften durch AAO-Templates repliziert. Anschließend wurde eine dünne photothermische Schicht aus Polydopamin (PDA) schnell auf die nanostrukturierte Oberfläche aufgebracht. Die so entstandene Nanosäulenoberfläche zeigt eine bemerkenswert hohe antibakterielle Aktivität sowohl gegen Gram-positive Staphylococcus aureus (S. aureus) als auch Gram-negative Escherichia coli (E. coli). Der Hauptgrund dafür ist der photothermische Effekt der mit NIR bestrahlten PDA-Schicht, der die bakteriellen Zellmembranen anfälliger für eine Abtötung durch die strukturelle Ruptur der Nanosäulenoberfläche macht. Darüber hinaus wies die Nanosäulenoberfläche auch hervorragende Hämokompatibilitäts- und Zytokompatibilitätseigenschaften auf.

Die Studie wurde in Progress in Organic Coatings, Volume 182, September 2023, veröffentlicht.