Antibakterielle Ausrüstung eines innovativen Kaltpolymerisats mittels dendritischem Träger-Wirkstoff-System mit einer wieder aufladbaren Funktion

Ziel war die Entwicklung eines neuen antibakteriell wirksamen und gleichzeitig biokompatiblen Additivs für PMMA Prothesenkunststoffe auf Basis eines neuartigen dendritischen Trägersystems. Die angestrebte antibakterielle Wirkung konzentrierte sich hierbei auf spezifische Prothesen-assoziierte Infektionskeime und eine Langzeitwirkung. Die Innovation bestand in der Entwicklung entsprechender neuer Träger-Wirkstoff-Systeme und die weitere Entwicklungsarbeit in der Integration des Additivs in das Matrixmaterial, ohne dessen Polymerisation zu beeinträchtigen. Darüber hinaus sollten mechanische Eigenschaften wie Biegefestigkeit, Wasseraufnahmeverhalten und Löslichkeit, sowie die Farbe des PMMA und auch das Herstellungsverfahren der Prothesen durch die antibakterielle Modifizierung nicht bzw. nur in geringem Maße beeinträchtigt werden.

Ergebnisse

Die Zielstellung konnte in diesem Projekt erfolgreich verwirklicht werden. Es wurde ein Verfahren entwickelt, verschiedene Zinksalze in die neuartigen Trägerpolymere zu integrieren. Die so entstandenen mit Wirkstoff beladenen Trägersysteme konnten im Laufe des Projektes in unterschiedlicher Form und Konzentration erfolgreich in das PMMA eingearbeitet werden, ohne dessen Polymerisation zu stören bzw. den Restmonomergehalt zu steigern. Nachweise der antibakteriellen und antimykotischen Wirksamkeit des additivierten PMMA wurden mit Prothesen-assoziierten Infektionskeimen (Auslöser von Karies und Mundsoor) durchgeführt (siehe Abbildung 1).

Zusätzlich dazu zeigte die bis hierhin durchgeführte Prüfung der Langzeitwirkung nach 36 Wochen Wasserlagerung noch antibakterielle Wirkung (Zielstellung: 20 Wochen). Weiterhin wiesen die entsprechend modifizierten PMMA-Proben biokompatible Eigenschaften auf, auch mit nachträglicher Behandlung (Polierung) (siehe Abbildung 2).

Weitere, anfänglich festgelegte Kriterien konnten die additivierten PMMA-Proben ebenfalls einhalten, z. B. mechanische Eigenschaften wie Biegefestigkeit und Biegemodul (siehe Tabelle 1), Wasseraufnahmeverhalten und Löslichkeit, sowie ein nicht zu hoher Restmonomergehalt. Auch die Nachbehandlung des additivierten PMMA in Form von Polierung und Reinigung konnten weiterhin zufriedenstellend sichergestellt werden.

Die hier angestrebte Entwicklung war spezifisch für Zahnprothesen aus PMMA angedacht. Das im Projekt entwickelte antibakterielle Additiv zeigte sehr positive Eigenschaften, welche für einen Einsatz auch in anderen Polymeren und einen Transfer in andere Anwendungsbereiche interessant sein könnten. Besonders durch die sehr guten biokompatiblen Eigenschaften, aber auch die nachgewiesene Langzeitstabilität ist diese Materialentwicklung allgemein für den Medizintechnikbereich interessant. Das hier entwickelte Additiv stellt nach wie vor eine Neuheit dar. Es gibt weder Produkte, noch Patente, welche diese Art Trägerpolymer in Kombination mit Zink für antibakterielle Wirkung mit gleichzeitiger Biokompatibilität nutzen.