Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

TITK: Testverfahren für Biofilme auf Kunststoffoberflächen

Invasive Kunststoffprodukte in der Medizintechnik sind häufig Ursache einer Infektion. Denn auf diesen Oberflächen siedeln sich Bakterien an, und es bildet sich rasch ein Biofilm. Zur Vermeidung solcher Biofilme existieren verschiedene Ansätze, etwa eine antiinfektive Ausrüstung oder eine antiadhäsive Oberflächenstrukturierung. Dem Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung TITK, Rudolstadt, ist es jetzt gelungen, ein einfaches Verfahren zum Nachweis einer Biofilmbildung auf Kunststoffoberflächen zu entwickeln. Details zeigt das Institut auf der K2019.

Während eines Forschungsprojekts, in dem das TITK unter anderem technologische und verfahrenstechnische Grundlagen für die Herstellung von nanostrukturierten Oberflächen direkt beim Spritzguss erprobte, entwickelte es einen einfachen und robusten Biofilmtest. Mit Hilfe des Tests lässt sich die Hemmung einer Bakterienadhäsion an Kunststoffoberflächen bewerten und für verschiedene Kunststoffe quantitativ vergleichen.

Zur Erzeugung und Testung von Biofilmen existieren zahlreiche wissenschaftliche Publikationen, aber keine Normprüfungen oder standardisierte Verfahren. Lediglich im Bereich der Dentaltechnik existiert eine Norm. Des Weiteren gibt es die amerikanischen Standards ASTME 2196, 2799 und 3151, die Testmethoden zur Quantifizierung von P. aeruginosa-Biofilmen an verschiedenen Proben beschreiben. Allerdings waren diese Prüfungen aufgrund der speziellen Methodik oder der spezifischen Auswerteverfahren im konkreten Projekt nicht anwendbar.

Das TITK untersuchte zunächst geeignete Testkeime, Medienkonzentrationen und ideale Inkubationszeiten und identifizierte so entsprechend geeignete Bakterien und Parameter. Anschließend wurden verschiedene Versuchsaufbauten verglichen (statisch, dynamisch) sowie Ablösemethoden der Bakterien von der Oberfläche erprobt und letztlich eine geeignete Nachweismethode etabliert. Ein spezielles Problem bei der Entwicklung eines Biofilmtests liegt im Auffinden und Prüfen geeigneter Kontrollen zur Validierung (Positiv- und Negativkontrolle). Kein einziges der getesteten und kommerziell verfügbaren Materialien war als Positivkontrolle (PK) geeignet, daher galt es, eine eigene Materialkontrolle zu entwickeln. Mit einer Materialkombination aus Polyamid und einem vom TITK entwickelten antibakteriellen Additiv gelang es, ein geeignetes Material als Positivkontrolle (PK) zu etablieren, das keine oder nur eine äußerst geringe Biofilmbildung aufwies. Im letzten Schritt wurde eine Prozedur erarbeitet, mit der die strukturierten Oberflächen ohne Beschädigung auf Biofilmbildung untersucht werden konnten. Dafür wurden humanpathogene Bakterien kultiviert und mit den nanostrukturierten Oberflächen unter definierten Bedingungen inkubiert. Für den Nachweis kam der Farbstoff Thiazolblau (MTT) zum Einsatz, der sich durch lebende Zellen von gelb nach lila-blau verfärbt. Die Menge an umgesetztem MTT korreliert dabei mit der Anzahl lebender Zellen und wurde photometrisch bei einer Wellenlänge von 570 nm detektiert.

www.titk.de

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