In unserem täglichen Leben denken wir vielleicht nicht an die Entwicklung antimikrobieller Oberflächen gegen Kontamination. Es gibt jedoch zahlreiche Behauptungen über die antibakterielle Wirkung. Diese reichen von Arbeitsplatten, die Bakterien abwehren, bis hin zu Telefonbildschirmen, die Viren abwehren.
Mikroorganismen verbreiten sich durch Anhaftung und Wachstum auf Oberflächen wie Türen, Schaltern und Geld.
Das Verständnis der Interaktion zwischen Mikroben und Oberflächen ist von grundlegender Bedeutung, um diese Ausbreitung einzudämmen. Die entscheidende Frage bleibt: Sind diese Behauptungen das Ergebnis einer Marketingtaktik, oder schirmen uns diese Oberflächen tatsächlich von der mikroskopischen Welt ab?
Die Feinheiten der Mikroben
Antimikrobielle Oberflächen richten sich gegen ein Spektrum von drei Arten von Mikroben:
Bakterien: Unterschiedliche Formen und Größen, einige sind berüchtigt für die Verursachung von Infektionen wie E. coli und Staphylokokken, die häufiger in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie vorkommen.
Viren: Pakete mit genetischem Material, die Krankheiten wie Erkältungen und Grippe verursachen.
Pilze: Hefe- und Schimmelpilze, von denen einige harmlos sind und andere Allergien und Infektionen auslösen können.
Anwendungen für prominente Oberflächen
Zwei Arten von Bereichen profitieren von der Verwendung antimikrobieller Oberflächen: Oberflächen, die häufig berührt werden, und Oberflächen, auf denen sich absolut keine Bakterien halten können. Diese könnten möglicherweise andere Oberflächen kontaminieren, daher sollten antibakterielle Mittel verwendet werden.
Krankenhausausstattung: Türgriffe, Bettgitter und Katheter profitieren von antibakteriellen Beschichtungen, um das Risiko von Infektionen im Zusammenhang mit dem Gesundheitswesen zu verringern.
Küchenarbeitsplatten: Antifouling-Oberflächen bekämpfen lebensmittelbedingte Krankheitserreger wie Salmonellen und E. coli und erhöhen die Lebensmittelsicherheit.
Öffentliche Touchscreens: Geldautomaten, Kioske, Aufzugstasten und andere berührungsintensive Oberflächen können eine Gemeinschaft von Mikroben beherbergen, die durch antimikrobielle Beschichtungen bekämpft werden können.
Der Boden: Abgesehen von den häufig berührten Oberflächen ist es wichtig zu wissen, dass
80% der Verunreinigungen über den Boden eindringen
. Unternehmen, die mit medizinischen Geräten, Arzneimitteln, Cannabis oder Substanzen, die Mikroben beherbergen können, zu tun haben, wird dringend empfohlen, die Kontamination an ihrer Quelle zu bekämpfen.
Strategien für antimikrobielle Oberflächen
Die Oberflächenstruktur, auf der die Mikrobe oder das Biomaterial zuerst landet, bestimmt, ob sie sich vermehren kann. Manche Oberflächen sind für Mikroben unwirtlich, und sie gehen schnell zugrunde. Andere brauchen ein wenig Hilfe von der Kontaktfläche, um die Ausbreitung zu stoppen:
Metall: Oberflächeneigenschaften, die mit Metallen wie Kupfer und Silber durchsetzt sind, stören die Zellmembranen von Mikroorganismen und führen zu einem Durchbruch durch die Zellwände und zum Zelltod. Dies ist ein völlig natürlicher Prozess des Metalls ohne chemische Zusätze. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Titanlegierungen, die geringe Mengen an Ag- und Cu-Ionen freisetzen, auch wirksame antibakterielle Eigenschaften aufweisen und damit die Toxizität von Metallionen auf Titanoberflächen minimieren.
Chemisch: In die Oberfläche eingebaute Chemikalien können die Zellwände durchstoßen, die DNA-Replikation stören oder die Energieproduktion unterbrechen und so die Mikroben effektiv schwächen. Diese werden oft durch Sprüh-, Fließ- oder Pinselauftrag verteilt.
Oberflächenbeschaffenheit: Einige Oberflächen weisen mikroskopisch kleine Strukturen und Oberflächenrauhigkeiten auf, die die Ansiedlung von Mikroorganismen erschweren.
Unterscheidung der Oberflächenarten
Das Verständnis der verschiedenen Arten von antimikrobiellen Oberflächen hilft bei der Umsetzung einer gezielten Strategie zur Gestaltung von Umgebungen mit minimaler mikrobieller Kontamination.
Gemusterte Oberflächen
Mikro- oder nanoskalige Muster verändern die Oberflächenenergie und schaffen Unregelmäßigkeiten, die die Ansiedlung und das Wachstum von Mikroorganismen stören.
Funktionalisierte Oberflächen
Modifiziert mit antimikrobiellen Wirkstoffen, die die Anhaftung aktiv hemmen und eine unwirtliche Umgebung schaffen, die die zellulären Prozesse stört.
Superbenetzbare Oberflächen
Besitzt extreme Benetzungseigenschaften, die die Anhaftung von Mikroben erschweren und einen dünnen Flüssigkeitsfilm bilden, der die Ansiedlung von Mikroben verhindert.
Intelligente Oberflächen
Passt sich im Rahmen einer adaptiven Verteidigung an Umweltveränderungen an und passt seine Eigenschaften dynamisch an, um ungünstige Bedingungen für mikrobielle Anhaftungen zu schaffen.
Dycem
Dycem-Matten sind eine Unterkategorie von intelligenten Oberflächen, die die verbesserte antimikrobielle Lösung Biomaster enthalten. Biomaster nutzt die Silberionentechnologie, um als antimikrobieller Zusatz mikrobielles Wachstum aktiv zu verhindern und zu hemmen. Dieser Prozess wird konsequent nach ISO-Standards getestet.
Sie sind zu 99% wirksam gegen Mikroben und halten 99,9% der Verunreinigungen durch Schuhe und Räder zurück. Außerdem ziehen sie bis zu 75% der schwebenden Verunreinigungen aus der Luft.
Wirken antibakterielle Oberflächen?
Die Forschung unterstreicht, dass antimikrobielle Oberflächen potenziell die mikrobiellen Populationen auf verschiedenen Oberflächen reduzieren können und sich unter kontrollierten Bedingungen als wirksam gegen Bakterien, Viren und Pilze erweisen. Es gibt jedoch einige Überlegungen:
- Es ist keine Zauberei: Antimikrobielle Oberflächen sind kein Ersatz für gründliche Reinigungs- und Hygienepraktiken. Regelmäßige Desinfektion und die Einhaltung von Vorschriften sind weiterhin unerlässlich.
- Mikrobielle Widerstandsfähigkeit: Im Laufe der Zeit können einige Mikroben eine Resistenz gegen antimikrobielle chemische Wirkstoffe entwickeln, wodurch die Wirksamkeit der Oberflächen verringert wird.
- Begrenzte Lebenserwartung: Die Leistung dieser Oberflächen nimmt oft mit der Abnutzung ab und macht eine regelmäßige Wartung oder einen Austausch erforderlich. Eine Dycem Matte behält jedoch ihre antimikrobiellen Eigenschaften weit über ihre voraussichtliche Lebensdauer hinaus bei.