Die Situation
Das Projekt
Bei diesem Gemeinschaftsprojekt Mönchengladbacher und Krefelder Textilforscher stand die Entwicklung antimikrobieller Textilien unter Verwendung von modifizierten Algenmaterialien mit interessanten Anwendungsoptionen für medizinische Textilien im Mittelpunkt. Die dafür entwickelten Verfahren, die bei Textilherstellern auf vorhandener Produktionstechnik zum Einsatz kommen können, ermöglichen eine antimikrobielle Ausrüstung von Baumwoll- und auch Polyestermaterialien.
Diese kommen jetzt ohne die Verwendung von Nanopartikeln (wie "Nano-Silber") aus. Vielmehr wird die Wirksamkeit durch die Freisetzung von Metallionen des Kupfers und des Zinks erreicht, die in natürlichen Algenpartikeln immobilisiert wurden. Dadurch sind die so ausgerüsteten Materialien gegen zahlreiche Mikroorganismen wirksam. Neben einer bakteriziden Wirkung konnte auch ein fungizider Effekt nachgewiesen werden. Aufgrund der breitbandigen Wirkung sind Resistenzentwicklungen von Mikroorganismen gegen die Materialien sehr unwahrscheinlich. Die Forschungsergebnisse sind auch mit Blick für den Einsatz in medizinischen Textilien, primär zur Prävention nosokomialer Infektionen, die häufig durch multiresistente Erreger hervorgerufen werden, interessant. Auch könnten die Verfahren eingesetzt werden, um Innenraumtextilien wie in Krankenhäusern mit einer bakteriziden Funktion auszustatten.
Die dem zugrunde liegenden neuen Methoden basieren zum einen auf der Solgel-Technologie, mit der die entwickelten Metallion/Algenkomplexe in einem textiltypischen Tauchverfahren aufgebracht werden. Ebenso können Polyestermaterialien über einen modifizierten Hochtemperaturprozess mit diesen Additiven versehen werden.
Bei den Versuchen wurden verschiedene Algenmaterialien eingesetzt, die als Speichermatrix für Metallionen (Cu-, Ag- und Zn-Ionen) fungieren. Bei der Evaluation einzelliger und mehrzelliger Algen stellte sich heraus, dass die einzellige Spezies eine im Vergleich höhere Wirksamkeit aufweist und sich zudem besser verarbeiten lässt. Ebenso wurden verschiedene Metallionen in ihrer Wirksamkeit in diesem System untersucht, wobei Silberionen erwartungsgemäß die beste Eignung aufwiesen.
Weiterhin konnte für eine Kombination von Kupfer- und Zinkionen eine höhere Wirksamkeit als durch Kupfer- oder Zinkionen separat festgestellt werden. Diese modifizierten Algenmaterialien wurden mittels Sol-Gel-Technik auf unterschiedlichen textilen Substraten fixiert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass textiltechnische Paramater wie die Elastizität des eingesetzten Materials nicht beeinflusst wurden, sowie die Waschbeständigkeit der Ausrüstung.
Die Abriebstabilität der ausgerüsteten Textilien wurde sogar gegenüber dem unbehandelten Material verbessert. Für die Ausrüstung von Polyestermaterialien hat sich folgendes Verfahren als besonders vielversprechend erwiesen: Die kupfer- und zinkhaltigen Algenmaterialien wurde in einem modifizierten Hochtemperatur-Färbeprozess appliziert. Hier wurde eine Pfropfpolymerisation mit einem Vinylsilan als Bindeglied zu den Algenmaterialien auf Polyestersubstraten durchgeführt. Dieses System zeigt eine sehr gute bakterizide und auch fungizide Wirkung. Die Ausrüstungsflotte kann in üblichen HT-Färbemaschinen eingesetzt werden. Die kovalente Anbindung der Algenmaterialien gewährleistet eine dauerhafte Immobilisierung des Systems auf diesen hydrophoben Substraten.
Der Nutzen für den Mittelstand
Mit der waschstabilen antimikrobiellen Ausrüstung von Kompressionsstrümpfen konnte ein konkretes Beispiel umgesetzt werden. Textile Hilfsmittel mit antimikrobieller Ausrüstung schützen vor schädigenden Sekundärinfektionen und unterstützen so den Gesundungsprozess. Für Hersteller entsprechender Textilien für den Bereich Krankenhaus und dort insbesondere in der Intensivmedizin sind die Ergebnisse von besonderem Interesse.
Auch der Markt für Haushaltsanwendungen ist mit dieser Idee gut zu erreichen. Für kleine und mittlere Unternehmen ist dort der Erfolg leichter zu haben als im medizinischen Sektor.
Ansprechpartner
Boris Mahltig
boris.mahltig@hs-niederrhein.de
+49 2161 186 6128
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" 16876 N.