Entwicklung antimikrobieller Oberflächen für die zahnmedizinische Anwendung

Ansätze für die Entwicklung selektiv wirkender bakterizider Beschichtungen, die eine Biofilmbildung auf Implantatoberflächen mit Hautdurchtrittsregion verhindern und sich durch eine für die klinische Praxis zufrieden stellende Biokompatibilität auszeichnen, wurden untersucht. Dabei wurde die Fähigkeit von amphiphilen Polymeren zur Schädigung bakterieller Zellmembran sowie die antiseptische Wirksamkeit von Silberionen bei gleichzeitig geringer Toxizität genutzt. Ein möglicher Lösungsansatz beinhaltete die Verwendung von 4-Vinyl-N-hexyl-pyridiniumbromid als antimikrobiell aktive und das Phosphonat Dimethyl(2-methacryloyloxyethyl)phosphonat als oberflächenaktive Komponente. Durch freie radikalische Copolymerisation gelang zunächst die Synthese von Vinylpyridin-haltigen Präpolymeren mit definierten Abstufungen in der Zusammensetzung. Durch polymeranaloge Umsetzung im Rahmen einer N-Alkylierungsreaktion erfolgte die Einführung antimikrobiell aktiver quartärer Ammoniumgruppen. In Abhängigkeit des Beschichtungsmaterials wurden Ausmaß der N-Alkylierung und eingesetztes N-Alkylierungsreagenz variiert. In als Matrices für Kompositmaterialien dienende Copolymere konnte in einem weiteren Schritt durch in-situ Fällungsreaktion die Einlagerung von Silberbromid-Nanopartikeln erreicht werden. Die Anbindung der phosphonathaltigen Polymere und Komposite an Titan(oxid) in Form von ultradünnen Filmen konnte aufgrund ihrer Oberflächenaktivität in einem einfachen Spin Coating-Prozess mit anschließendem Tempern erzielt werden. Die Evaluierung der antimikrobiellen Wirksamkeit der modifizierten Oberflächen und die Evaluierung der Kompatibilität gegenüber humanen Gingivafibroblasten identifizierten die Polymerbeschichtung mit einer Zusammensetzung von (hexyl VP)0.24-co-(DMMEP)0.76 als am besten für die zahnmedizinische Anwendung geeignet. Es wurde ein signifikant antimikrobieller Effekt bei gleichzeitig akzeptabler Biokompatibilität erzielt.