Feinste Hightech-Nadeln zur Abwehr gefährlicher Mikroorganismen

Mit einem nanotechnischen Verfahren halten Forscher an der Universität Rovira i Virgili (URV) und der RMIT University Oberflächen nahezu vollständig keimfrei. Das gelingt rein mechanisch, ganz ohne Chemikalien und reaktionsfreudige Moleküle oder Atome. Die Folie, mit der etwa Labortische und Flächen in Krankenhäusern abgedeckt werden, besteht aus einem Siliziumfilm. Daraus wachsen unzählige feine Nadeln hervor. Jede ist nur zwei Nanometer dick und 290 Nanometer hoch. Die Maße sind so gewählt, dass sie die Membranen von Viren und Bakterien durchstoßen und damit die Mikroorganismen unschädlich machen können.

Das Team um URV-Forscher Vladimir Baulin hat Silizium verwendet, weil es technisch gesehen weniger kompliziert ist als andere Metalle. Ihr Vorbild war, wie in vielen Fällen, die Natur. Auch die Flügel von Insekten wie Libellen oder Zikaden haben eine Nanometerstruktur, die Bakterien und Pilze durchdringen kann.

Der Prozess zur Herstellung der viruziden Oberflächen beginnt mit einer glatten Platte aus Silizium, die mit Ionen bombardiert wird, um gezielt Material zu entfernen. Nach dieser Behandlung ist die Platte voller Nadeln, die so fein sind, dass 30.000 davon den Durchmesser eines Haares hätten.

96 Prozent effektiv

Baulin und sein Kollege Vassil Tzanov haben die Finite-Elemente-Methode genutzt, um die Wechselwirkungen zwischen Viren und Nadeln mathematisch zu erfassen. Aus dieser komplexen Berechnung ergaben sich die Maße der Nadeln. Für die Tests der Funktionalität der stacheligen Oberfläche waren die RMIT-Forscher zuständig. Sie siedelten Parainfluenzaviren, die Atemwegserkrankungen bei Kindern verursachen, auf der nanostrukturierten Oberfläche aus. 96 Prozent dieser Mikroorganismen wurden abgetötet.

Der Einsatz dieser Technologie in Risiko-Umgebungen wie Laboren oder Gesundheitszentren, in denen potenziell gefährliches biologisches Material vorhanden ist, würde die Eindämmung von Infektionskrankheiten erleichtern und diese Umgebungen für Forscher, Gesundheitspersonal und Patienten sicherer machen. Das Verfahren hat Baulin mit seinen Kollegen in der US-Fachzeitschrift ACS Nano vorgestellt, die die American Chemical Society herausgibt. (pte)

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