TITK: Biofilmbildung auf Kunststoffoberflächen einfach nachweisen

MTT-Nachweis von Biofilm auf Proben, v.l.n.r.: Negativkontrolle, Positivkontrolle = vom TITK entwickelte Materialkomposition, Probe 1, Probe 2. - (Bild: TITK).

Invasive Kunststoffprodukte in der Medizintechnik können Ursache von Infektionen sein. 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 e. V. (TITK) ist es gelungen, ein einfaches Verfahren zum Nachweis einer Biofilmbildung auf Kunststoffoberflächen zu entwickeln. Details präsentiert das TITK zur K 2019.

"Im Rahmen eines Forschungsprojekts, in dem das TITK u.a. technologische und verfahrenstechnische Grundlagen für die Herstellung von nanostrukturierten Oberflächen direkt beim Urformen (Spritzguss) erprobte, wurde ein einfacher und robuster Biofilmtest entwickelt, mit dessen Hilfe die Hemmung einer Bakterienadhäsion an Kunststoffoberflächen bewertet und für verschiedene Kunststoffe quantitativ verglichen werden kann", erläutert Projektleiter Dr. Michael Gladitz.

Zur Erzeugung und Testung von Biofilmen existieren zahlreiche wissenschaftliche Publikationen, aber keine Normprüfungen oder standardisierte Verfahren. 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. "Im hier untersuchten Anwendungsfall musste zudem die Empfindlichkeit der Proben beachtet werden", so Dr. Gladitz. "Das Verfahren war also so aufzubauen, dass die strukturierte Oberfläche bei der Untersuchung der Biofilmbildung nicht beschädigt wird."

Ein spezielles Problem bei der Entwicklung eines Biofilmtests liegt laut TITK 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 sei es gelungen, ein geeignetes Material als Positivkontrolle (PK) zu etablieren, das keine oder nur eine äußerst geringe Biofilmbildung aufwies (siehe Abbildung im Vergleich Negativkontrolle und eigens entwickelte Positivkontrolle).

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.

"Das TITK wird weiter an der Optimierung antibakterieller Prüfungen arbeiten. Auch die Entwicklung von antibakteriellen Kunststoffen wird ein zentrales Forschungsthema bleiben", kündigt Dr. Michael Gladitz abschließend an.

K 2019, 16.-23.10.2019, Düsseldorf, Halle 7, Stand B24

Weitere Informationen: www.titk.de

Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung (TITK e.V.), Rudolstadt

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