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Die
Erfindung betrifft ein Produkt mit einer antimikrobiell wirksamen
Oberfläche.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Produkt mit einer antimikrobiell
wirksamen Oberfläche bereitzustellen, welches kostengünstiger
herstellbar ist und eine erhöhte Verträglichkeit
besitzt.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Produkt mit den Merkmalen des Schutzanspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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1 eine
Untersuchungsreihe über 12 Stunden zur antimikrobiellen
Wirksamkeit eines ersten erfindungsgemäßen Produkts
gegen Pseudomonas aeroginosa, Escherichia coli und Staphylococcus aureus;
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2 eine
Untersuchungsreihe über 12 Stunden zur antimikrobiellen
Wirksamkeit eines zweiten erfindungsgemäßen Produkts
gegen Pseudomonas aeroginosa, Escherichia coli und Staphylococcus
aureus;
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3 eine
Untersuchungsreihe über 12 Stunden zur antimikrobiellen
Wirksamkeit eines dritten erfindungsgemäßen Produkts
gegen Pseudomonas aeroginosa; Escherichia coli und Staphylococcus aureus;
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4 eine
Untersuchungsreihe über 7 Tage zur antimikrobiellen Wirksamkeit
der drei erfindungsgemäßen Produkte gegen Pseudomonas
aeroginosa; und
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5 eine
weitere Untersuchungsreihe zur antimikrobiellen Wirksamkeit der
drei erfindungsgemäßen Produkte.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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