Oberflächenstrukturierung von Polymerwerkstoffen zur Generierung biorepulsiver und antibakterieller Oberflächeneigenschaften

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollten die wissenschaftlichen, technologischen und verfahrenstechnischen Grundlagen für die Nutzung und Herstellung von besonderen Oberflächenstrukturierungen (Pillar- oder Inverse-Strukturen) entwickelt und erprobt werden, welche es erlauben Oberflächen aus verschiedenen Polymerwerkstoffen (Silikone, Thermoplaste) so zu funktionalisieren, dass diese verbesserte zelladhäsionsfördernde und/oder bakterienabstoßende bzw. antibakterielle Eigenschaften aufweisen. Dies sollte durch eine Strukturierung der Oberflächen direkt beim Urformen durch Spritzgießen, mit Hilfe von speziellen Werkzeugeinsätzen basierend auf der Nickel-Shim-Technologie, umgesetzt werden.

Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass eine Strukturierung von Kunststoffoberflächen im Bereich von ca. 10 µm bis 0,5 µm im Spritzgussverfahren generell machbar ist. Allerdings bei Strukturen mit Dimensionen < 0,5 µm wird die Abbildung sehr problematisch, was sowohl für Thermoplaste (ohne Evakuierung der Werkzeugkavität) als auch für Flüssigsilikon (mit Evakuierung der Werkzeugkavität) beobachtbar war. Mikrobiologische Effekte scheinen aber gerade erst ab diesem Dimensionsbereich so recht zum Tragen zu kommen, da hier die Strukturdimensionen kleiner bzw. in etwa gleich der Größe der Bakterienzellen sind, wodurch sich die Interaktion zwischen Oberfläche und Zelle signifikant erhöhen dürfte. Im Rahmen des Projektes wurden auch verschiedene mikrobiologische Methoden zur Bewertung der Bioadhäsion und Biofilmbildung eruiert.