(PhysOrg.com) -- Zwitserse onderzoekers hebben aangetoond hoe ze procesomstandigheden kunnen aanpassen om de eigenschappen van nieuwe plasmapolymeercoatings die zilveren nanodeeltjes bevatten, te beïnvloeden. Op maat gemaakte films kunnen worden gegenereerd via een plasmaproces in één stap. De wetenschappers ontwikkelden deze nieuwe coatings, die bacteriën doden terwijl ze geen negatief effect hebben op menselijk weefsel, in het kader van een EU-project.

Zilverionen zijn zeer efficiënt in het doden van bacteriën, en in tegenstelling tot antibiotica zijn ze effectief tegen honderden verschillende bacteriestammen dankzij verschillende aanvalsmechanismen. Dit maakt zilver ideaal als antibacterieel additief voor, bijv. implantaten en wondverbanden. Het idee dat "een beetje goed is, meer is beter" kan niet in alle gevallen worden overgenomen voor zilver, aangezien hogere ionenconcentraties ook menselijke cellen en weefsels kunnen beschadigen. Daarom, oppervlaktecoatings moeten worden gemaakt met een therapeutisch bruikbare reeks zilver.

Een mogelijke oplossing wordt geboden door de nieuwe nanogestructureerde polymeren met geïntegreerde zilveren nanodeeltjes die een team van Empa-wetenschappers onder leiding van Enrico Körner en Dirk Hegemann aan het ontwikkelen zijn in het kader van een EU-project genaamd EMBEK1 ("op polymeer gebaseerd, multifunctioneel, bacteriedodende materialen"). In het kader van dit onderzoekswerk onderzoeken zij hoe variërende plasmacondities tijdens depositie de filmstructuur beïnvloeden en de bijbehorende zilverionenafgifte die de antibacteriële effectiviteit bepaalt. De onderzoekers hebben de basis bepaald voor het "ontwerpen" van op maat gemaakte coatings met gewenste eigenschappen. De resultaten van dit werk zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift "Plasma Processes and Polymers".

Zilveren nanodeeltjes zijn stevig opgenomen in de plasmalaag

Het Empa-team gebruikte een zogenaamde RF-plasmareactor, waarin koolwaterstofcoatings op verschillende substraten kunnen worden afgezet. Als grondstof een koolwaterstofgas zoals ethyleen (C ₂ H ₄ ) wordt gemengd met een reactief gas zoals kooldioxide (CO ₂ ) om een ​​verknoopte plasmapolymeermatrix te verkrijgen die functionele groepen bevat die nodig zijn voor celgroei. De elektrische energie die nodig is om dit proces aan te drijven, wordt geleverd door elektroden. Om zilverdeeltjes stevig in de plasmalaag op te nemen, een van de elektroden is gemaakt van puur zilver waar een hoge spanning moet worden aangelegd voor sputtercondities. Hoe dan ook, de filmafzetting vindt plaats in de buurt van kamertemperatuur, waardoor de behandeling van temperatuurgevoelige materialen mogelijk is.

De wetenschappers van Empa varieerden met verschillende procesparameters, zoals de verhouding van de twee gassen en het opgenomen vermogen. Ze ontdekten dat het verhogen van de CO .-verhouding ₂ naar C ₂ H ₄ leidt tot een toename van de in de coating verwerkte hoeveelheid zilver en tot kleinere, meer homogeen verdeelde deeltjes. Nanometer-formaat, goed verdeelde zilverdeeltjes hebben een aanzienlijk groter oppervlak dan, bijvoorbeeld, een puur zilverlaagje. Het verhogen van het ingangsvermogen resulteert ook in een hogere opname van zilver en vergroot tegelijkertijd de grootte van de ingebouwde zilverdeeltjes. Eindelijk, de onderzoekers onderzochten de hoeveelheden vrijgekomen zilverionen van verschillende coatings over verschillende tijdsperioden. De verkregen gegevens werden geëvalueerd in de context van de antibacteriële en celtestresultaten. Er kon dus een bereik worden bepaald voor de zilveren nanocomposietcoatings waarin ze antibacteriële eigenschappen vertoonden en toch cytocompatibel bleken te zijn (d.w.z. vriendelijk voor cellen).

Deze resultaten kunnen worden gebruikt om het depositieproces van de laboratoriumschaal over te brengen naar de interne proeffabriek van Empa, de eerste stap naar industriële productie van de op maat gemaakte antibacteriële coatings. In aanvulling, het onderzoeksteam probeert coatings te maken met gradiënten in de zilverconcentratie die de gecontroleerde afgifte van zilverionen gedurende een bepaalde periode mogelijk maken. Een polymeer deklaag zou daarbij menselijke cellen helpen om optimaal te groeien op de antibacteriële coating.