DE202010006267U1

DE202010006267U1 - Produkt mit einer antimikrobiell wirksamen Oberfläche

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Publication number: DE202010006267U1
Application number: DE202010006267U
Authority: DE
Original assignee: ANBATEC GmbH
Current assignee: ANBATEC GmbH
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2020-05-01
Also published as: DE102011007867A1

Abstract

Produkt mit einer antimikrobiell wirksamen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberfläche des Produkts aus einem Silikon-Basismaterial besteht und in Kontakt mit einem wässrigen Medium einen Oberflächen-pH-Wert von höchstens 6,5 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Produkt mit einer antimikrobiell wirksamen Oberfläche.
Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze sind in unserem Lebensraum allgegenwärtig und besiedeln Oberflächen unterschiedlichster Art. Viele Mikroorganismen sind Krankheitserreger und ihre Verbreitung bzw. Bekämpfung spielt im Gesundheitswesen und in der Hygiene eine besondere Rolle. Gelangen solche Mikroorganismen in unseren Körper, können Sie die Ursache für lebensbedrohliche Infektionen sein. Die Reduktion nosokomialer Infektionen ist dabei von besonderer Bedeutung. So wird geschätzt, dass es bei etwa 0,5% aller Hüftgelenks- und bei etwa 2 bis 4% aller Kniegelenksimplantate zu Infektionen kommt. Ein hohes Infektionsrisiko besteht insbesondere auch bei Kathetern.
Verschiedene Produkte, die in einem vorübergehenden oder dauerhaften Körperkontakt stehen, stellen für den Betroffenen grundsätzlich eine biologische »Fremdsituation« dar, die zu entsprechenden Fremdkörperreaktionen führt. Daher müssen in der Kontaktzone des Produkts mit dem Hart- und Weichgewebe eines Betroffenen die unphysiologischen Wirkungen und Nebenwirkungen auf dessen Organismus möglichst gering gehalten werden. Umgekehrt muss jedoch sichergestellt werden, dass die Oberfläche des Produkts auch bei längerem Verbleib im oder am Körper des Betroffenen möglichst keimfrei bleibt. Neben der Abwehr bzw. der Abtötung unerwünschter Mikroorganismen erhalten jedoch auch präventive Maßnahmen, d. h. die Schaffung von für Mikroorganismen lebensfeindlichen Räumen, zunehmende Bedeutung.
Aus der WO 98/36784 ist beispielsweise ein medizinisches Implantat zur Einführung in ein vaskuläres System eines Tiers oder eines Menschen bekannt. Auf der Oberfläche des medizinischen Implantats ist eine Grundierungsschicht aus Parylen aufgebracht. Über diese Grundierungsschicht wird eine Beschichtung aus einem antimikrobiell wirksamen Beschichtungsmittel. Das Beschichtungsmittel wird in Abhängigkeit des Einsatzzwecks des medizinischen Implantats ausgewählt und kann beispielsweise einen Antikörper, Heparin, antithrombotische Wirkstoffe oder dergleichen als pharmakologisch wirksame Komponente umfassen. Um eine kontrollierte Freisetzung der pharmakologisch wirksamen Komponente nach der Implantierung des medizinischen Implantats sicherstellen zu können, ist schließlich eine poröse Deckschicht aus einem weiteren Polymer vorgesehen, die auf die pharmakologisch wirksame Beschichtung aufgebracht wird. Das Aufbringen der Deckschicht erfolgt mit Hilfe eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens, wobei biokompatible Polymere wie Polyamide, Parylene oder Parylen-Derivate verwendet werden.
Als nachteilig an diesem Produkt ist der Umstand anzusehen, dass die Herstellung der mehrschichtigen Oberfläche sehr aufwändig und kostspielig ist. Darüber hinaus können die verwendeten antimikrobiellen Wirkstoffe zu Unverträglichkeitsreaktionen führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Produkt mit einer antimikrobiell wirksamen Oberfläche bereitzustellen, welches kostengünstiger herstellbar ist und eine erhöhte Verträglichkeit besitzt.
Diese Aufgabe wird mit einem Produkt mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei einem erfindungsgemäßen Produkt, welches kostengünstiger herstellbar ist und eine erhöhte Verträglichkeit besitzt, ist es vorgesehen, dass zumindest die Oberfläche des Produkt aus einem Silikon-Basismaterial besteht und in Kontakt mit einem wässrigen Medium einen Oberflächen-pH-Wert von höchstens 6,5 aufweist. Unter einem Silikon-Basismaterial wird im Rahmen der Erfindung ein Material verstanden, welches zu mindestens 50% aus einem Silikon besteht. Das bedeutet beispielsweise, dass die Oberfläche des Produkts und/oder das gesamte Produkt zu 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% oder 100% aus einem Silikon besteht. Selbstverständlich können hierbei auch entsprechende Zwischenwerte wie beispielsweise 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89% oder 90% vorgesehen sein. Silikone zeichnen sich unter anderem durch elastisches Verhalten, geringe Abhängigkeit ihrer physikalischen Eigenschaften von der Temperatur, gute Gasdurchlässigkeit, gute Kältebeständigkeit, niedrige Oberflächenenergie, gute Filmbildungseigenschaften, gute dielektrische Eigenschaften, wasserabweisende Wirkung sowie durch hohe Wärme- und Alterungsbeständigkeit aus und verhalten sich zudem biologisch inert, so dass sie eine hohe biologische Verträglichkeit aufweisen und vom Körper nicht angegriffen oder abgebaut werden.
Zum Erzielen der antimikrobiellen Wirksamkeit weist die Oberfläche des Produkts weiterhin bei Kontakt mit einem wässrigen Medium einen Oberflächen-pH-Wert von höchstens 6,5 auf. Unter einem Oberflächen-pH-Wert wird im Rahmen der Erfindung derjenige pH-Wert verstanden, der sich bei Kontakt der Oberfläche des Produkts mit einem wässrigen Medium im Bereich der zumindest im Wesentlichen diffusionskonstrollierten Grenzschicht an der Phasengrenze zwischen fester Oberfläche und flüssigem, wässrigen Medium ausbildet. Die Messung des Oberflächen-pH-Wertes kann mit Hilfe handelsüblicher Oberflächen-pH-Meßketten (z. B. SenTix^® Sur-Meßkette, WTW Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH, Weilheim, Germany) durchgeführt werden. Indem das Silikon-Basismaterial einen Oberflächen-pH-Wert von höchstens 6,5 aufweist, wird bei der vorliegenden Erfindung die Bildung von Protonen und die damit verbundene pH-Absenkung gegenüber dem neutralen pH-Wert von 7,0 zum Erzielen eines antimikrobiellen Effekts genutzt. Freie Protonen lagern sich dabei sofort an Wassermoleküle unter Bildung von Oxoniumionen (H₃O⁺) an. Sofern die Konzentrationsverhältnisse es erlauben, kommt es zu Verknüpfungen der Oxoniumionen mit mehreren Wassermolekülen. Es werden daher neben H⁺ auch die durch Reaktion des H⁺ mit Wasser gebildeten Kationen sowie deren Hydrate erhalten. Neben dem Oxoniumion (H₃O⁺) sind dies beispielsweise das sogenannte Zundelkation (H₅O₂ ⁺) und das Eigenkation (H₉O₄ ⁺). Dabei kann in einfachster Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Silikon-Basismaterial saure Endgruppen aufweist, welche den sauren Oberflächen-pH-Wert bei Kontakt mit dem wässrigen Medium bewirken. Es hat sich nun herausgestellt, dass mit Hilfe eines Oberflächen-pH-Werts von höchstens 6,5 eine zuverlässige antimikrobielle Wirksamkeit erzielt wird. Unter einem Oberflächen-pH-Wert von höchstens 6,5 wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Oberflächen-pH-Wert von 6,5, 6,4, 6,3, 6,2, 6,1, 6,0, 5,9, 5,8, 5,7, 5,6, 5,5, 5,4, 5,3, 5,2, 5,1, 5,0, 4,9, 4,8, 4,7, 4,6, 4,5, 4,4, 4,3, 4,2, 4,1, 4,0 oder niedriger verstanden. Der genaue Mechanismus der antimikrobiellen Wirksamkeit des abgesenkten Oberflächen-pH-Wertes ist gegenwärtig noch unklar. Ohne auf diese Ansicht festgelegt werden zu wollen vermutet der Erfinder, dass durch die erhöhte Protonen-Konzentration das sogenannte Zeta-Potential (ζ), d. h. das elektrokinetische Potential im Bereich der Oberfläche derart erhöht wird, dass eine Anlagerung von Mikroorganismen an der Oberfläche des Produkts erschwert bzw. verunmöglicht wird. Das Zeta-Potential ist dabei ein Maß für das Potential der diffusionskontrollierten Grenzschicht und charakterisiert die Abstoßungsenergie zwischen den dort lokalisierten Molekülen. Eine Erhöhung des Zeta-Potentials bewirkt eine Verstärkung der interpartikulären Abstoßungskräfte, wobei insbesondere die pH-abhängigen Nettoladungen von Proteinen (Adhäsinen), die von Mikroorganismen üblicherweise zur Anlagerung an Oberflächen verwendet werden, aufgrund der Protonierung derart verändert werden, dass eine Anlagerung am Silikon-Basismaterial des Produkts nicht mehr möglich ist. Darüber hinaus werden mit Hilfe der Erfindung etwaige Unverträglichkeitsreaktionen, die bei den bisher verwendeten pharmakologisch wirksamen Komponenten wie Antikörper, Antibiotika oder dergleichen häufig auftreten, von vornherein ausgeschlossen.
Eine besonders zuverlässige antimikrobielle Wirksamkeit bei gleichzeitig hoher Verträglichkeit wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass der Oberflächen-pH-Wert in Kontakt mit einem wässrigen Medium zwischen 6,0 und 5,0 beträgt. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass der Oberflächen-pH-Wert 6,0, 5,9, 5,8, 5,7, 5,6, 5,5, 5,4, 5,3, 5,2, 5,1 oder 5,0 beträgt.
Indem das Silikon-Basismaterial oberflächenmodifiziert ist können die Eigenschaften des Produkts gezielt an dessen späteren Einsatzzweck angepasst werden. Beispielsweise können für ein als Urin-Katheter ausgebildetes Produkt, für ein als Lebensmittelverpackung ausgebildetes Produkt und für ein als Tisch ausgebildetes Produkt jeweils unterschiedliche Oberflächenmodifizierungen vorgesehen sein, um die spezifischen Produktanforderungen optimal zu berücksichtigen.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Silikon-Basismaterial Silanolat-, Alkylhydroxid-, Polyvinylalkohol-, Polyethylenoxid-, Zinksulfat-, Polydimethylsiloxan-, Polyvi nylpyrrolidon-, und/oder Phosphorylcholin-Endgruppen umfasst. Hierdurch können die Oberflächeneigenschaften, der Oberflächen-pH-Wert sowie die Polarität der Oberfläche des Produkts besonders präzise und variabel eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche wenigstens eine physikalisch und/oder chemisch an das Silikon-Basismaterial gebundene Verbindung umfasst, die in Kontakt mit einem wässrigen Medium die Bildung von Protonen bewirkt. Mit Hilfe einer derartigen Verbindung kann der gewünschte Oberflächen-pH-Wert unabhängig von der Ausgestaltung des Silikon-Basismaterials besonders präzise und variabel erzeugt und eingestellt werden. Je fester die Verbindung dabei an das Silikon-Basismaterial gebunden ist, umso länger kann ihre antimikrobielle Wirkung aufrecht erhalten werden, da hierdurch ein Auswaschen, Abreiben oder dergleichen verhindert oder zumindest stark verlangsamt wird.
Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbindung ein ätherisches Öl und/oder eine organische Säure und/oder eine anorganische Säure, insbesondere eine Metallsäure, ist. Durch Verwendung eines geeigneten ätherischen Öls kann neben der Absenkung des Oberflächen-pH-Wertes vorteilhaft eine zusätzliche antimikrobielle Wirksamkeit erzielt werden. Zudem sind ätherische Öle schlecht in Wasser löslich, so dass die spezifische Wirksamkeit auch in feuchten Umgebungen lange aufrecht erhalten bleibt. Eine nicht abschließende Liste von Pflanzen, deren ätherische Öle sich im Rahmen der Erfindung als geeignet erwiesen haben, umfasst beispielsweise Acanthocardamum, Steintäschel (Aethionema), Agallis, Knoblauchsrauke (Alliaria), Alysopsis, Alyssoides, Steinkräuter (Alyssum), Ammosperma, Anastatica, Anchonium, Andrzeiowskia, Anelsonia, Aphragmus, Aplanodes, Arabidella, Schaumkressen (Arabidopsis), Gänsekressen (Arabis), Arcyosperma, Meerrettich (Armoracia), Aschersoniodoxa, Asperuginoides, Asta, Atelanthera, Athysanus, Blaukissen (Aubrieta), Aurinia, Ballantinia, Barbarakräuter (Barbarea), Graukressen (Berteroa), Berteroella, Brillenschötchen (Biscutella), Bivonaea, Blennodia, Böchers Felsenkressen (Boechera), Boleum, Boreava, Bornmuellera, Borodinia, Botscantzevia, Brachycarpaea, Kohl (Brassica), Braya, Brayopsis, Brossardia, Zackenschötchen (Bunias), Meersenf (Cakile), Wendich (Calepina), Calymmatium, Leindotter (Camelina), Camelinopsis, Hirtentäschel (Capsella), Schaumkräuter (Cardamine), Pfeilkresse (Cardaria), Carinavalva, Carrichtera, Catadysia, Catenulina, Caulanthus, Caulostramina, Ceratocnemum, Ceriosperma, Chalcanthus, Chamira, Chartoloma, Cheesemania, Goldlack (Cheiranthus), Chlorocrambe, Chorispora, Christolea, Chrysobraya, Chrysochamela, Cithareloma, Clastopus, Clausia, Schildkräuter (Clypeola), Löffelkräuter (Cochlearia), Coelonema, Lacksenf (Coincya), Coluteocarpus, Ackerkohl (Conringia), Cordylocarpus, Krähenfuß (Coronopus), Meerkohl (Crambe), Crambella, Cremolobus, Cryptospora, Cuphonotus, Cusickiella, Cycloptychis, Cymatocarpus, Cyphocardamum, Dactylocardamum, Degenia, Delpinophytum, Besenrauke (Descurainia), Diceratella, Dichasianthus, Dictyophragmus, Didesmus, Didymophysa, Dielsiocharis, Dilophia, Dimorphocarpa, Doppelsame (Diplotaxis), Dipoma, Diptychocarpus, Dithyrea, Dolichirhynchus, Dontostemon, Douepea, Felsenblümchen (Draba), Drabastrum, Drabopsis, Dryopetalon, Eigia, Elburzia, Enarthrocarpus, Englerocharis, Eremobium, Eremoblastus, Eremodraba, Eremophyton, Ermania, Ermaniopsis, Hungerblümchen (Erophila), Senfrauken (Eruca), Erucaria, Hundsrauke (Erucastrum), Schöteriche (Erysimum), Schnabelschötchen (Euclidium), Eudema, Eutrema, Euzomodendron, Farsetia, Fezia, Fibigia, Foleyola, Fortuynia, Galitzkya, Geococcus, Glaribraya, Glastaria, Glaucocarpum, Goldbachia, Gorodkovia, Graellsia, Grammosperma, Guiraoa, Gynophorea, Halimolobos, Harmsiodoxa, Hedinia, Heidreichia, Heliophila, Hemicrambe, Hemilophia, Nachtviolen (Hesperis), Heterodraba, Bastardsenf (Hirschfeldia), Hollermayera, Felskressen (Hornungia), Hornwoodia, Hugueninia, Gämskressen (Hutchinsia), Salzkressen (Hymenolobus), Schleifenblumen (Iberis), Idahoa, Iodanthus, Ionopsidium, Irenepharsus, Waid (Isatis), Ischnocarpus, Iskandera, Iti, Ivania, Kugelschötchen (Kernera), Kremeriella, Lachnocapsa, Lachnoloma, Leavenworthia, Kressen (Lepidium), Lepidostemon, Leptaleum, Lesquerella, Lignariella, Lithodraba, Silberkräuter (Lobularia), Lonchophora, Loxostemon, Silberblätter (Lunaria), Lyocarpus, Lyrocarpa, Macropodium, Malcolmia, Mancoa, Maresia, Mathewsia, Levkojen (Matthiola), Megacarpaea, Megadenia, Menkea, Menonvillea, Microlepidium, Microsysymbrium, Microstigma, Morettia, Moricandia, Moriera, Morisia, Murbeckiella, Muricaria, Hohldotter (Myagrum), Nasturtiopsis, Brunnenkressen (Nasturtium), Neomartinella, Neotchihatchewia, Neotorularia, Nerisyrenia, Finkensame (Neslia), Neuontobotrys, Notoceras, Notothlaspi, Ochthodium, Octoceras, Onuris, Oreoloma, Oreophyton, Ornithocarpa, Ory chophragmus, Otocarpus, Oudneya, Pachycladon, Pachymitus, Pachyphragma, Pachypterygium, Parlatoria, Parodiodoxa, Parolinia, Parrya, Parryodes, Pegaeophyton, Scheibenkräuter (Peltaria), Peltariopsis, Pennellia, Petiniotia, Steinschmückel (Petrocallis), Phaeonychium, Phlebolobium, Phlegmatospermum, Phoenicaulis, Physaria, Physocardamum, Physoptychis, Physorrhynchus, Platycraspedum, Polyctenium, Polypsecadium, Pringlea, Prionotrichon, Gemskressen (Pritzelago), Pseuderucaria, Pseudocamelina, Pseudoclausia, Pseudofortuynia, Pseudovesicaria, Psychine, Pterygiosperma, Pterygostemon, Pugionium, Pycnoplinthopsis, Pycnoplinthus, Pyramidium, Quezeliantha, Quidproquo, Raffenaldia, Raphanorhyncha, Hederich (Raphanus), Rapsdotter (Rapistrum), Reboudia, Redowskia, Rhizobotrya, Ricotia, Robeschia, Rollinsia, Romanschulzia, Roripella, Sumpfkressen (Rorippa), Rytidocarpus, Sameraria, Sarcodraba, Savignya, Scambopus, Schimpera, Schivereckia, Schizopetalon, Schlechteria, Schoenocrambe, Schouwia, Scoliaxon, Selenia, Sibara, Silicularia, Sinapidendron, Senf (Sinapis), Sisymbrella, Sisymbriopsis, Rauken (Sisymbrium), Smelowskia, Sobolewslia, Solms-Laubachia, Sophiopsis, Sphaerocardamum, Spirorhynchus, Spryginia, Staintoniella, Stanfordia, Stanleya, Stenopetalum, Sterigmostemum, Stevenia, Straussiella, Streptanthella, Streptanthus, Streptoloma, Stroganowia, Stubebdorffia, Pfriemenkressen (Subularia), Succowia, Synstemon, Synthlipsis, Taphrospermum, Tauscheria, Bauernsenf (Teesdalia):, Teesdaliopsis, Tetracme, Thelypodiopsis, Thelypodium, Thlaspeocarpa, Hellerkräuter oder Täschelkräuter (Thlaspi), Thysanocarpus, Trachystoma, Trichotolinum, Trochiscus, Tropidocarpum, Turritis, Vella, Warea, Weberbauera, Werdermannia, Winklera, Xerodraba, Vinshania, Zerdana und Zilla. Mit Hilfe dieser ätherischen Öle können beispielsweise multiresistente Staphylococcus aureus-Bakterien, Pseudomonaden, Coli-Bakterien sowie sämtliche gängigen Erkältungs- und Entzündungserreger wie etwa Rhinoviren, Coronaviren oder Humane Metapneumo-Viren abgetötet und in ihrem erneuten Wachstum gehemmt werden. Ätherische Öle weisen dabei aufgrund ihrer biologischen Inhaltsstoffe eine hohe allgemeine Verträglichkeit auf. Vorteilhafte Pflanzen bzw. Pflanzenteile, aus denen das wenigstens eine ätherische Öle gewonnen werden kann, umfassen beispielsweise Angelikawurzel, Arnika, Basilikum, Beifuß (Wilder Wermut), Bergamotte, Birke, Bohnenkraut, Cajeput, Citronella, Dill, Douglasie, Edeltanne, Eukalyptus, Fenchel, Fichte, Geranium, Ingwer, Johanniskraut, Kampfer, Kanuka, Lavandin, Lavendel, Lemongras, Lorbeer, Manuka Tea-Tree, Myrrhe, Nachtkerze, Nelke, Neem, Niauli, Rosmarin, Salbei, Tannenzapfen, Teebaumöl, Terpentin, Thuja, Thymian, Wacholder (Beeren, Holz), Weihrauch, Wermut, Zeder, Zimt, Zimtblüten und Zypresse. Alternativ oder zusätzlich können organische Säuren wie beispielsweise Citronensäure oder Essigsäure an das Silikon-Basismaterial angelagert und/oder kovalent an dieses gebunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als saure Verbindung eine anorganische Säure verwendet wird, wobei insbesondere Metallsäuren wie Molybdänsäure oder Wolframsäure bzw. deren Vorstufen MoO₃ und WO₃, die bei Kontakt mit Wasser H₂MoO₄ bzw. H₂WO₄ bilden, bevorzugt sind. Darüber hinaus liegt die Löslichkeit von Molybdän- und Wolframoxid vorteilhaft bei weniger als 0,02 mol/L. Alternativ oder zusätzlich können auch Nioboxid, Manganoxid und/oder Siliziumkarbid vorgesehen sein.
Indem die Verbindung eine Löslichkeit von höchstens 0,1 mol/L, insbesondere von höchstens 0,02 mol/L, in Wasser besitzt, kann ihre antimikrobielle Wirksamkeit auch bei längerem Feuchtigkeitskontakt bzw. unter physiologischen Bedingungen, beispielsweise nach Implantation eines als Implantat ausgebildeten Produkts, besonders lange aufrecht erhalten werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Produkt als medizinisches Implantat, Exoprothese, Kabel, Schlauch, Lebensmittelverpackung, Haushaltsprodukt, Schalter, Armatur, Mensch-Maschine-Interface, Gehäuse, Textil oder Einrichtungsgegenstand ausgebildet ist. Hierdurch kann die erfindungsgemäße antimikrobielle Wirkung für Produkte realisiert werden, die im häufigen Berührungskontakt mit Lebewesen stehen. Es ist zu betonen, dass das Produkt nicht auf die genannten Ausgestaltungsformen beschränkt ist. Das Produkt kann grundsätzlich als beliebiger Gegenstand ausgebildet sein, bei dem eine antimikrobielle Oberfläche von Vorteil ist.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Produkt für den permanenten und/oder den zeitweiligen Verbleib in und/oder an einem Körper eines Lebewesens, insbesondere eines Säugetiers, ausgebildet ist. Hierdurch kann das Produkt variabel ausgestaltet und für verschiedenste Einsatzzwecke in einem hygienisch besonders anspruchsvollen technischen Gebiet verwendet werden.
Dabei kann in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Produkt als Stent und/oder Katheter und/oder Schlauch und/oder Kanüle und/oder Herzklappe und/oder Gelenkprothese und/oder Herzschrittmacher und/oder Schraube und/oder Ballon und/oder Schiene ausgebildet ist. Bei diesen für den längeren oder permanenten Verbleib im Körper ausgelegten Implantaten ermöglicht die Erfindung eine besonders signifikante Senkung des Infektionsrisikos für einen betroffenen Patienten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Produkt zumindest überwiegend aus dem Silikon-Basismaterial besteht. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass 51% bis 100% des Produkts, also beispielsweise 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% oder 100%, aus dem Silikon-Basismaterial bestehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt:
1 eine Untersuchungsreihe über 12 Stunden zur antimikrobiellen Wirksamkeit eines ersten erfindungsgemäßen Produkts gegen Pseudomonas aeroginosa, Escherichia coli und Staphylococcus aureus;
2 eine Untersuchungsreihe über 12 Stunden zur antimikrobiellen Wirksamkeit eines zweiten erfindungsgemäßen Produkts gegen Pseudomonas aeroginosa, Escherichia coli und Staphylococcus aureus;
3 eine Untersuchungsreihe über 12 Stunden zur antimikrobiellen Wirksamkeit eines dritten erfindungsgemäßen Produkts gegen Pseudomonas aeroginosa; Escherichia coli und Staphylococcus aureus;
4 eine Untersuchungsreihe über 7 Tage zur antimikrobiellen Wirksamkeit der drei erfindungsgemäßen Produkte gegen Pseudomonas aeroginosa; und
5 eine weitere Untersuchungsreihe zur antimikrobiellen Wirksamkeit der drei erfindungsgemäßen Produkte.
1 zeigt eine Untersuchungsreihe zur antimikrobiellen Wirksamkeit eines ersten erfindungsgemäßen Produkts I1 gegen Pseudomonas aeroginosa (P. a.), Escherichia coli (E. c.) und Staphylococcus aureus (S. a.). Das erste Produkt I1 war dabei als medizinisches Implantat (Katheter) ausgebildet und bestand vollständig aus einem elastomeren Silikon-Basismaterial, welches in Kontakt mit einem wässrigen Medium einen Oberflächen-pH-Wert von 6,2 aufwies. Der Oberflächen-pH-Wert wurde mit Hilfe eines ProfiLine 3110-pH-Meters unter Verwendung einer SenTix^® Sur-Oberflächen-pH-Meßkette (beides: WTW Wissenschaftlich-Technische Werkstätten GmbH, Weilheim, Germany) nach Herstellervorgaben ermittelt. Für die Untersuchung der antimikrobiellen Wirksamkeit wurden folgende Referenzstämme verwendet:

– Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145;
– E. coli ATCC 27020; und
– S. aureus: ATCC 25923 (MRSA).

Die Mikroorganismen wurden auf Schrägagar bei –25°C aufbewahrt und vor jeder Untersuchung aufgetaut. Die Züchtung der Mikroorganismen erfolgte auf Schafblut-Agar 5% bei 37°C über 24 Stunden. Diese Medien unterstützen das Wachstum grampositiver (MRSA) und gramnegativer Mikroorganismen/(E. coli und P. aeruginosa). Einzelne Kolonien wurden auf Schafblutagar 5% aufgebracht und über Nacht (12 h) bei 37°C bebrütet. Anschließend wurden die Keime geerntet und in 1/4 n Kochsalzlösung resuspendiert. Die Keimzahlbestimmung erfolgt nach dem McFarland Standard und anschließend mittels Photometer (eine OD von 0,8 bei 475 nm ergab dabei eine Keimzahl von 1 Milliarde Mikroor ganismen pro Milliliter.) Die finale Dokumentation erfolgt durch eine Reihenverdünnung wobei eine Abweichung von mehr als ±0.2 log zur Wiederholung der Untersuchung führte.
Ca. 4 cm lange Probenstücke des Implantats I1 wurden in eine Keimsuspension in 5 ml ¼ n steriler Kochsalzlösung in sterilen Einmalröhrchen (Sarstedt 60.542.024) eingebracht. Der Probenkörper wurde 6 Stunden in dieser Keimsuspension inkubiert. Anschließend wurde der Probenkörper mit einer sterilen Pinzette entfernt und 2 × auf eine Agarplatte (OXOID Nutrient Agar mit 5% Schafblut) aufgedrückt. Der Probenkörper wurde anschließend in 5 ml einer sterilen 1/4 n Kochsalzlösung eingelegt. Der Vorgang wurde in 3 stündlichen Abständen bis 12 Stunden wiederholt.
Die Agarplatten wurden bei 37°C über 24 Stunden bebrütet. Anschließend erfolgte die Keimzahlbestimmung und die Fotodokumentation. 1 zeigt dabei Fotographien der Agarplatten nach 0 h, 3 h, 6 h, 9 h und 12 h. Diese Untersuchungsreihe wurde über 4 Wochen insgesamt 6 × nach kontinuierlicher Elution in 1/4 n Kochsalzlösung durchgeführt.
2 zeigt eine analog durchgeführt Untersuchungsreihe eines zweiten erfindungsgemäßen Produkts I2, welches auch als medizinisches Implantat (Katheter) ausgebildet war. Das zweite medizinische Implantat I2 bestand ebenfalls aus einem Silikon-Basismaterial, welches im Unterschied zum ersten Implantat I1 einen Oberflächen-pH-Wert von 5,7 aufwies.
3 zeigt ebenfalls eine analog durchgeführt Untersuchungsreihe eines dritten erfindungsgemäßen Produkts I3. Das dritte Produkt I3 war ebenfalls als medizinisches Implantat bzw. als Katheter ausgebildet und umfasste neben dem Silikon-Basismaterial zusätzlich 5 Gew.-% MoO₃. Das dritte Implantat I3 besaß wie das zweite Produkt I2 einen Oberflächen-pH-Wert von 5,7.
4 zeigt eine weitere Untersuchungsreihe über 7 Tage zur antimikrobiellen Wirksamkeit der drei erfindungsgemäßen medizinischen Implantate I1, I2, I3 gegen Pseudomonas aeroginosa. Hierbei wurden Proben der drei Implantate I1, I2, I3 über 1 Woche täglich mit 107 CFU/ml von Pseudomonas aeruginosa belastet. Anschließend wurde die Untersuchung wie oben beschrieben durchgeführt.
5 zeigt schließlich einen direkten Vergleich der antimikrobiellen Wirksamkeit der drei erfindungsgemäßen medizinischen Implantate I1, I2 und I3 gegen Pseudomonas aeroginosa, Escherichia coli und Staphylococcus aureus. Hierzu wurden Proben der drei Implantate I1, I2, I3 in der oben beschriebenen Weise 18 h inkubiert, 1 h in 1/4 n Kochsalzlösung gespült und anschließend auf dem Kulturmedium ausgerollt.
Ergebnisse der Untersuchung der drei Implantate I1, I2, I3 im Hinblick auf antimikrobielle Wirksamkeit und Biofilmbildung:
Bei der in 5 dargestellten Untersuchung wurde festgestellt, dass die beiden Implantate I2, I3 eine weitgehend gleiche antimikrobielle Wirksamkeit zeigten und zu einer vollständigen Keimelimination innerhalb von 9 Stunden führten. Demgegenüber besaß das erste Implantat I1 eine vergleichsweise geringere antimikrobielle Wirksamkeit, die mit seinem erhöhten Oberflächen-pH-Wert korrelierte. Nach einer Woche kontinuierlicher Elution in 1/4 n Kochsalzlösung bestätigten sich diese Ergebnisse (4). Auch die in 1 bis 3 dargestellten Versuche (4 Wochen, insgesamt 6 Untersuchungen bei kontinuierlicher Elution) bestätigen diese Ergebnisse. Es konnte keine Verschlechterung der Wirksamkeit festgestellt werden.
Bei der zweiten Untersuchungsmethode (Biofilmbildung) zeigte sich, dass bei allen Proben die Biofilmbildung verhindert werden konnte und sich nach 12 Stunden (I2 und I3) bzw. nach 24 Stunden (I1) kein Keimwachstum mehr zeigte.
Die erfindungsgemäßen Implantate I2 und I3 zeigten somit eine sehr gute Wirksamkeit auch bei kontinuierlicher Elution in 1/4 n Kochsalzlösung. Das erste Implantat I1 zeigt demgegenüber eine geringere Wirksamkeit. Es ist dabei jedoch zu betonen, dass eine Keimbelastung von 109 CFU/ml über 6 Stunden weit über eine übliche Keimbelastung hi nausgeht. Eine Biofilmbildung nach kontinuierlicher Keimbelastung wurde bei allen Proben verhindert.
Es ist zu betonen, dass das erfindungsgemäße Produkt nicht nur als Implantat, sondern grundsätzlich als beliebiger Gegenstand, beispielsweise als Exoprothese, Kabel, Schlauch, Lebensmittelverpackung, Haushaltsprodukt, Schalter, Armatur, Tastatur, Maus, Joystick, Gehäuse, Textil, Bekleidungsstück oder Möbel ausgebildet sein kann.
Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, Einwaagefehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen – als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 98/36784 [0004]

Claims

Produkt mit einer antimikrobiell wirksamen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberfläche des Produkts aus einem Silikon-Basismaterial besteht und in Kontakt mit einem wässrigen Medium einen Oberflächen-pH-Wert von höchstens 6,5 aufweist.
Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächen-pH-Wert in Kontakt mit einem wässrigen Medium zwischen 6,0 und 5,0 beträgt.
Produkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikon-Basismaterial oberflächenmodifiziert ist.
Produkt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikon-Basismaterial Silanolat-, Alkylhydroxid-, Polyvinylalkohol-, Polyethylenoxid-, Zinksulfat-, Polydimethylsiloxan-, Polyvinylpyrrolidon-, und/oder Phosphorylcholin-Endgruppen umfasst.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche wenigstens eine physikalisch und/oder chemisch an das Silikon-Basismaterial gebundene Verbindung umfasst, die in Kontakt mit einem wässrigen Medium die Bildung von Protonen bewirkt.
Produkt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein ätherisches Öl und/oder eine organische Säure und/oder eine anorganische Säure, insbesondere eine Metallsäure, umfasst.
Produkt nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Löslichkeit von höchstens 0,1 mol/L, insbesondere von höchstens 0,02 mol/L, in Wasser besitzt.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als medizinisches Implantat, Exoprothese, Kabel, Schlauch, Lebensmittelverpackung, Haushaltsprodukt, Schalter, Armatur, Mensch-Maschine-Interface, Gehäuse, Textil oder Einrichtungsgegenstand ausgebildet ist.
Produkt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für den permanenten und/oder den zeitweiligen Verbleib in und/oder an einem Körper eines Lebewesens, insbesondere eines Säugetiers, ausgebildet ist.
Produkt nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Stent und/oder Katheter und/oder Schlauch und/oder Kanüle und/oder Herzklappe und/oder Gelenkprothese und/oder Herzschrittmacher und/oder Schraube und/oder Ballon und/oder Schiene ausgebildet ist.
Produkt nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zumindest überwiegend aus dem Silikon-Basismaterial besteht.