Gallium-basierte antibakterielle Ausrüstung von Kunststoff-Implantatmaterialien

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollten die wissenschaftlichen, technologischen und verfahrenstechnischen Grundlagen für die Nutzung und Herstellung von antibakteriellen Materialmodifizierungen auf Basis von Gallium, als Alternative zur Verwendung von Antibiotika oder Silber, untersucht werden. Dazu sollten entsprechende Galliumsalze bzw. davon abgeleitete Komplexe mit dendritischen Polymeren als Trägermoleküle hergestellt und in Kunststoffmatrices immobilisiert werden. Darauf aufbauend sollten exemplarische Materialformulierungen als „controlled release“ Systeme eingehend untersucht und für eine etwaige später Implantatanwendung weiterentwickelt werden. Dabei ging der anvisierte Lösungsansatz davon aus, dass Galliumionen aufgrund ihrer physiko-chemischen Ähnlichkeit zum dreiwertigen Eisen, die Aufnahme des für Bakterien essentiellen Fe(III) hemmen wodurch eine Inaktivierung der Mikroorganismen erfolgt.

Im Rahmen der Untersuchungen konnten Gallium-Ionen in verschiedenen amphiphilen dendritischen Trägerpolymer-Systemen erfolgreich immobilisiert und anschließend per Extrusion in polymere Matrices, wie TPU, homogen inkorporiert werden. Dabei konnte für bestimmte Kompositionen eine sehr gute Bioverträglichkeit aufgezeigt werden. Der antibakterielle Mechanismus von Gallium, durch Hemmung der Bakterien an einer essentiellen Eisenaufnahme, konnte jedoch im Projekt nicht vollumfänglich aufgeklärt und somit experimentell bestätigt werden.