Am Lehrstuhl für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme der Montanuniversität Leoben wird intensiv am Einsatz von antibakteriellen Implantaten in der Medizintechnik geforscht, um bestimmte Oberflächenfunktionalitäten herzustellen.

Auch bei künstlichen Hüftgelenken kann diese Methode zum Einsatz kommen. (Fotocredit: Fotolia)

Chirurgische Nägel, Schrauben und Platten werden in der Medizin genutzt, um Knochen zu fixieren und eine erfolgreiche Heilung zu gewährleisten. Wenn bei der Operation Mikroorganismen (z. B. Bakterien) eingeschleppt werden, dauert der Heilungsprozess sehr viel länger.

Antiseptische Beschichtungen
Eine Möglichkeit, den Patienten vor diesen Infektionen zu schützen, besteht darin, das Implantat mit Nano-Partikeln wie Zink (Zn) oder Kupfer (Cu) antiseptisch zu beschichten. „In Kooperation mit dem Forschungsinstitut INNOVENT in Deutschland wurden antibakterielle Zink- und Kupfer-Nano-Partikel in Siliziumoxid-Schichten, die gegen Escherichia-Coli-Bakterien wirksam sind, an Mausknochenzellen untersucht“, erklärt der Leiter des Lehrstuhls für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme, Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer. Die Schichten wurden mit einem plasmaunterstützten Beschichtungsverfahren auf die Knochenzellen gebracht. Es zeigt sich, dass die Nano-Partikel keine toxische Wirkung auf Gewebezellen aufweisen. Die beschichtete Oberfläche weist homogen verteilte Partikel in unterschiedlichen Größen auf. „Schon wenige Stunden nach dem Kontakt mit Escheria-Coli- Bakterien war ein signifikanter antibakterieller Effekt infolge der Freisetzung von Kupfer und Zink messbar“, erläutert Mitterer. Die Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass diese Methode biokompatibel ist und hohes Potenzial für den Einsatz in der Medizin aufweist. „Mit dieser Methode könnte die Infektionsgefahr für Patienten sehr gering gehalten werden“, meint Mitterer abschließend.

Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden kürzlich im Journal „Nanomaterials“ publiziert: E. Jäger, J. Schmidt, A. Pfuch, S. Spange, O. Beier, N. Jäger, O. Jantschner, R. Daniel, C. Mitterer, Antibacterial silicon oxide thin films doped with zinc and copper grown by atmospheric pressure plasma chemical vapor deposition, Nanomaterials 9(2) (2019) 255

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Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer
Lehrstuhl für Funktionale Werkstoffe und Werkstoffsysteme
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