Smarte antibakterielle Oberflächen mittels bidirektionaler Displaytechnologie

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Prozessen und Anlagen zur Reinigung, Sterilisation und Oberflächenmodifizierung. Das Institut hat sich im Rahmen eines internen Förderprojektes mit einem neuartigen Ansatz zur automatisierten Detektion und Inaktivierung von Biofilmen beschäftigt und nun erste Ergebnisse vorgestellt.

Man findet sie überall – am Duschvorhang, in Rohrleitungen oder am Wasserhahn. Biofilme können sich auf nahezu jeder Oberfläche bilden, sofern die Versorgung mit Feuchtigkeit stimmt. Das Wort Biofilm bezeichnet eine Ansammlung von Mikroorganis- men, bei der die Bakterien in enger Gemeinschaft innerhalb einer schleimartigen Substanz zusammenleben. Da sie sehr hartnäckig sind, stellen sie in vielen Bereichen des täglichen Lebens ein bisher ungelöstes Problem dar. Besonders in der Medizin besteht durch das Wachstum von Biofilmen auf Implantaten und Kathetern ein hohes Infekti- onsrisiko. Tatsächlich kann gegen Erreger in über 60 % der Infektionskrankheiten nicht wirksam vorgegangen werden, da sie durch den Biofilm geschützt sind

Bisher gibt es kein Verfahren, mit denen Biofilme effektiv verhindert bzw. gezielt inaktiviert werden können. Das Projekt „Biclean“ setzt nun am Beispiel der Fingerprint-Sensoren an, indem es ein technisches Hilfsmittel zur Erkennung und Beseitigung von Biofilmen bietet und damit die Gefahr der Übertragung pathogener Keime unterbindet. Dafür wurden bidirektionale Displays mit Titandioxid (TiO2) bzw. TiO2-haltigen Schichtkombinationen beschichtet. Der Biofilm kann somit inaktiviert werden. Bidirektionale Displays können Licht oder Inhalte aussenden und das zurückfallende Licht über eine integrierte Kamerafunktion detektieren und auswerten.

Die Bidirektionalität ermöglicht es, den Zustand der Oberfläche durch das Gerät selbst erfassen zu lassen. So ist es möglich, die Bildung von Biofilmen zu detektieren, um dann abhängig vom Verschmutzungsgrad ein Reinigungsintervall anlaufen zu lassen. Einen weiteren Forschungsschwerpunkt stellt die Reinigung der Oberfläche dar, welche ebenfalls durch Lichtemission aus dem Display erfolgen soll. Möglich machen sollen das die Beschichtungstechnologien für leicht zu reinigende, so genannte „easy-to-clean“ Oberflächen.

„Die Idee der Biofilmbekämpfung basiert auf zwei Schritten.“, erklärt Dr. Gaby Gotzmann, Gruppenleiterin Hygienisierung, Sterilisation und Biofunktionalisierung, „Im ersten Schritt wird die Oberflächenverschmutzung mittels Detektorfunktion analysiert. Liegt eine Verschmutzung vor, wird im zweiten Schritt durch Lichtemission, und nur nach Bedarf, eine chemische Reaktion auf der Oberfläche ausgelöst, wodurch Biofilme inaktiviert werden können.“

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