Polyitakonsäure-basierte Polymere als antimikrobielle Wirkstoffe und Beschichtungen für medizinische Geräte (BioSMAMPs)

Biomaterialien

Quadratische, beschichtete Oberflächen werden in einer Petrischale mit UV-Licht bestrahlt

Polyitakonsäure-basierte Polymere als antimikrobielle Wirkstoffe und Beschichtungen für medizinische Geräte (BioSMAMPs)

Kompetenzen:

  • Medizintechnik

    Implantate

    Oberflächenfunktionalisierung

    Antimikrobielle Polymere

Koordinator:

  • Priv.-Doz. Dr. Karen Lienkamp

    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

Projektlaufzeit:

01.08.2018 - 30.07.2021

Aufgaben im Projekt

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Synthese und Charakterisierung von antimikrobiell wirksamen Polymeren

Universitätsklinikum der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Charakterisierung der antimikrobiellen Wirkung von BioSMAMPs: Resistenzbildung und Beeinflussung der Biofilmbildung

Beschreibung

Quadratische, beschichtete Oberflächen werden in einer Petrischale mit UV-Licht bestrahlt
Abbildung: UV-Belichtung von beschichteten Oberflächen. (Quelle: Universität Freiburg)

Polyitakonsäure-basierte Polymere als antimikrobielle Wirkstoffe und Beschichtungen für medizinische Geräte (BioSMAMPs)

Die Weltgesundheitsorganisation WHO registriert seit Jahren ein erhöhtes Vorkommen von resistenten Bakterien in Krankenhäusern. Gleichzeitig werden nur wenige neue Antibiotika gefunden, so dass Resistenzen ein immer größeres Problem darstellen. Aus diesem Grund wird intensiv an Alternativen zu den bekannten Antibiotika geforscht. Interessant sind in diesem Zusammenhang natürlich vorkommende antimikrobielle Peptide (AMPs), die z.B. bei Verletzungen der Haut freigesetzt werden und gegen eindringende Bakterien wirken, da sie eine sehr geringe Resistenzrate aufweisen. Aufgrund ihrer komplizierten und deswegen auch kostspieligen Herstellung sind diese antimikrobiellen Peptide nicht als Antibiotika-Alternative geeignet.

Das Projekt BioSMAMPs setzt an diesem Punkt an. Im Rahmen des Projektes werden Polymere erforscht, die die Struktur und somit die antimikrobiellen Eigenschaften der AMPs nachahmen. Diese Polymere (BioSMAMPs) sollen aus einem Grundbaustein, der aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich ist (Itakonsäureanhydrid), aufgebaut werden. Um eine breite Anwendung zu ermöglichen, wird die Herstellung so gestaltet, dass sie in wenigen Schritten und kostengünstig durchführbar ist. Durch kleine Variationen bei der Synthese kann das Eigenschaftsprofil der BioSMAMPs präzise eingestellt werden. Die antimikrobielle Aktivität und Biokompatibilität der synthetisierten Polymere wird im Rahmen des Projektes fortlaufend überprüft und optimiert.

Bei vielversprechender antimikrobieller Aktivität werden Demonstratoren für zwei mögliche Anwendungsfelder erstellt und getestet. Zum einen können die Polymere für oberflächliche Anwendungen eingesetzt werden, was am Beispiel einer antimikrobiellen Hautcreme gezeigt werden soll. Zum anderen wird ein Verfahren erforscht, mit dem Schichten an Kunststoffe oder Metalle angebunden werden können, was z.B. für antimikrobielle Beschichtungen von Medizinprodukten (wie Blasenkathetern) besonders interessant ist. Dies soll die Ausbildung von Biofilmen, dünnen Schichten, die einen Lebensraum für Bakterien darstellen, verhindern. Wichtige Anforderungen an die zu erforschenden Polymere sind in diesem Zusammenhang die Sterilisierbarkeit sowie die Stabilität während der Lagerung und in der Anwendung. Auch diese Aspekte werden von dem akademischen Forscherverbund berücksichtigt und überprüft.

Im Erfolgsfall liegt eine variable Polymerplattform als Antibiotika-Alternative vor, die sowohl für äußerliche Anwendungen (z.B. als Hautcreme), als auch für die Beschichtung von Oberflächen zur Verhinderung von Biofilmen (z.B. von Medizinprodukten) verwendet werden kann.

Projektpartner

Universität Freiburg
FKZ: 13XP5070A

Universitätsklinikum Freiburg
FKZ: 13XP5070B