Antibakterielle, bioresorbierbare Katheterbeschichtung
Projektleiter: Dr. Janine Bauer
Projektnummer: BMWK / INNO-KOM, 49MF190127
Laufzeit: 01.01.2020 – 30.06.2022
Aufgabenstellung
Ziel war es, einen antibakteriell wirksamen Katheter zu entwickeln, der die Probleme der unzureichenden und unspezifischen antibakteriellen Wirksamkeit, der zu geringen und diskontinuierlichen Freisetzungsraten des antibakteriellen Wirkstoffs und der eingeschränkten Biokompatibilität bei der Anlage und Tragedauer von Kathetern verringert oder gar löst. Dazu sollte der Katheter mit Bakteriophagen ausgerüstet werden, die spezifische, antibakterielle Wirksamkeiten gegen Bakterien aufweisen. Die Ausrüstung sollte durch Beschichtung mit einem Polymer erfolgen, das in gelöster Form auf den Katheter aufgebracht werden kann, um die thermo-sensiblen Biomoleküle nicht durch thermoplastische Verfahren zu denaturieren. Hierzu sollte ein geeigneter Dip-Coating-Beschichtungsprozess entwickelt werden. Die kontinuierliche, gleichmäßige Freisetzung sollte über ein bioresorbierbares Beschichtungspolymer gewährleistet werden, das gleichzeitig als Beschichtungsmittel dient.
Ergebnisse
Das Ziel, einen spezifisch antibakteriell wirksamen Katheter durch Beschichtung mit Bakteriophagen und einem bioresorbierbarem Polymer zu entwickeln wurde erfolgreich umgesetzt. Die Problematik der Einbringung von biologischen Wirkstoffen in lösungsmittelbasierte Polymerlösungen konnte durch Mikroverkapselung der Bakteriophagen bewältigt werden. Es wurden sowohl ein geeignetes Matrixpolymer als auch geeignete Verfahren für die Mikroverkapselung entwickelt. Eine eigene Methode zur Mikroverkapselung wurde erfolgreich umgesetzt. Zudem wurde eine Präparation von cryovermahlenen, Bakteriophagen-dotiertem Matrixpolymer als Additiv für eine Beschichtung erfolgreich entwickelt.
Die anvisierten bioresorbierbaren Polyhydroxyalkanoate zeigten leider keine Löslichkeiten in geeigneten Lösungsmitteln, so dass mit Polymerlösungen in Chloroform gearbeitet werden musste. Selbst in diesem Lösungsmittel wiesen die getesteten PHAs nur sehr geringe Löslichkeiten auf, was für die direkte Verwendung für eine Beschichtung ungünstig ist. Daher musste eine Beschichtungsrezeptur entwickelt werden, die einen Schichtbildner und zusätzlich einen Emulgator enthält, so dass eine Beschichtung mittels Dip-Coating-Verfahren überhaupt möglich war. Es konnte zwar eine entsprechende Katheterbeschichtung mit Bakteriophagen erzeugt werden, allerdings wiesen diese oftmals Inhomogenitäten und geringe Stabilität auf. Daher wurde abweichend vom Antrag ein weiteres Biopolymer als Beschichtungsmittel erprobt.
Die antibakterielle Wirkung der beschichteten Katheter wurde im Agardiffusionstest nachgewiesen. Ebenso konnte die Biokompatibilität weitestgehend für die erzeugten Katheterbeschichtungen bestätigt werden.
Anwendung
Die entwickelte antibakterielle, bioresorbierbare Beschichtung lässt sich auf Katheter und andere medizinische Produkte applizieren, die zur prophylaktischen Therapie einer bakteriellen Infektion spezifisch und langanhaltend antibakteriell ausgerüstet werden sollen. Insbesondere Verweilkatheter und Implantate sind mögliche Anwendungsbeispiele.
