Auf blank poliertem Kupfer sterben Bakterien nach kurzer Zeit ab. Das könnte helfen, gefährliche Infektionen zu stoppen. Doch reines Kupfer bildet auf der Oberfläche eine grünliche Schicht, die so genannte Patina, mit der die antibakterielle Wirkung verloren geht. Saarbrücker Materialforscher um Professor Dr.-Ing. Frank Mücklich, Leiter des Steinbeis-Forschungszentrums Material Engineering Center Saarland, wollen jetzt Kupfer-Werkstoffe entwickeln, die diesen Nachteil überwinden helfen. Durch spezielle Oberflächen und Kupferlegierungen sollen Materialen entstehen, die aktiv über einen langen Zeitraum Bakterien abtöten können. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Projekt mit 300.000 Euro.
„In Krankenhäusern verbreiten sich immer häufiger multiresistente Keime, die man selbst mit strengen Hygienemaßnahmen kaum mehr bekämpfen kann“, sagt Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Saar-Universität. Hier könnten kupferhaltige Materialien zum Einsatz kommen, um zum Beispiel Lichtschalter oder Türgriffe zu beschichten. „Dazu muss man aber noch genauer erforschen, auf welche Weise Kupfer die Bakterien unschädlich macht und wie man diese Wirkung langfristig erhalten kann“, erläutert Mücklich. Der Materialforscher arbeitet hierfür mit dem internationalen Kupfer-Experten und Pharmakologen der Universität Bern, Marc Solioz, und den Mikrobiologen der Saar-Uni zusammen. Sie werden untersuchen, wie wirksam neuartige Kupfer-Werkstoffe die gefährlichen Keime abtöten können.
Um Materialoberflächen zu verändern, setzt das Forscher-Team um Frank Mücklich die so genannte Laserinterferenz-Technologie ein. Dabei werden mehrere gebündelte Laserstrahlen auf das Material gerichtet. Dadurch kann man auf der Fläche eines Quadratzentimeters äußerst präzise Muster in der Größenordnung von wenigen Mikrobis Nanometern erzeugen. „Das Laserlicht wirkt mit extremer Hitze sehr punktuell auf die Oberfläche ein. Wir können auf einem Zehntel Haaresbreite praktisch alle Metalle schmelzen“, sagt Professor Mücklich. Durch die große Hitze des Laserstrahls kann die Oberfläche auch in ihrer Topographie verändert werden, es entstehen winzig kleine Vertiefungen oder Erhebungen. „Diese haben in etwa die Größe von einzelnen Bakterien. Es wäre also theoretisch möglich, geeignete Mulden zu erzeugen, in denen die Keime wie in eine Art Falle hineingeraten und von Kupfer umschlossen werden“, erläutert der Materialforscher.
Durch die Laserbehandlung wollen die Wissenschaftler außerdem Materialoberflächen erzeugen, die im Gegensatz zu reinem Kupfer keine Patina bilden. „Die antibakterielle Wirkung der Materialien sollte möglichst lange bestehen bleiben und auch nicht durch Putz- und Desinfektionsmittel zerstört werden“, nennt Mücklich sein Ziel. Daher werde man die Laserstrahlen auch dazu benutzen, um die innere Struktur des Materials in einer hauchdünnen Schicht zu verändern. „Hierbei werden wir nicht nur mit Kupferlegierungen experimentieren, sondern auch winzige Silberpartikel verwenden. Denn Silber ist bekannt dafür, dass es Bakterien vernichten kann“, erläutert der Saarbrücker Professor.
Prof. Dr.-Ing. Frank Mücklich
Steinbeis-Forschungszentrum Material Engineering Center Saarland (MECS, Saarbrücken)
su1294@stw.de