Anzeige
The scientists developed these new coatings, which kill bacteria while having no negative effect on human tissue, in the frame of an EU project.
Silver ions are very efficient at killing bacteria, and in contrast to antibiotic drugs they are effective against hundreds of different bacterial strains thanks to different attacking mechanisms.
This makes silver ideal as an antibacterial additive for, e.g., implants and wound dressings. The idea that “a little is good, more is better” cannot be adopted to silver in every case, since higher ion concentrations might also damage human cells and tissues. Therefore, surface coatings need to be made with a therapeutically useful range of silver.
One possible solution is offered by the novel nanostructured polymers with integrated silver nanoparticles which a team of Empa scientists led by Enrico Körner and Dirk Hegemann are developing within the frame of an EU Project called EMBEK1 (“polymer-based, multifunctional, bactericidal materials”). In the context of this research work they investigate how varying plasma conditions during deposition influence the film structure and the associated silver ion release that determines the antibacterial effectiveness. The researchers have determined the basics for “designing” tailor-made coatings with desirable properties. The results of this work have recently been published in the scientific journal “Plasma Processes and Polymers”.
Silver nanoparticles are firmly incorporated in the plasma layer
The Empa team used a so-called RF Plasma Reactor, in which hydrocarbon coatings can be deposited on different substrates. As raw materials a hydrocarbon gas such as ethylene (C2H4) is mixed with a reactive gas such as carbon dioxide (CO2) in order to obtain a cross-linked plasma polymer matrix containing functional groups required for cell growth. The electrical energy necessary to drive this process is supplied by electrodes. In order to incorporate silver particles firmly in the plasma layer, one of the electrodes is made of pure silver where a high voltage has to be applied for sputtering conditions. Nevertheless, the film deposition occurs near room temperature allowing the treatment of temperature-sensitive materials.
The Empa scientists varied different process parameters such as the ratio of the two gases and the power input. They discovered that raising the ratio of CO2 to C2H4 leads to an increase of the incorporated amount of silver in the coating as well as to smaller, more homogenously distributed particles. Nanometer-sized, well-distributed silver particles have a significantly higher surface area than, for example, a pure silver layer. Increasing the input power also results in a higher incorporation of silver and at the same time increases the size of the incorporated silver particles. Finally, the researchers investigated the quantities of released silver ions of various coatings over different time periods. The obtained data were evaluated in context of the antibacterial and cell test results. A range could thus be determined for the silver nanocomposite coatings within they showed antibacterial properties and were yet found to be cytocompatible (i.e. friendly to cells).
These results can be used to transfer the deposition process from the laboratory scale to Empa’s in-house pilot plant, the first step towards industrial production of the tailor-made antibacterial coatings. In addition, the research team is attempting to create coatings with gradients in the silver concentration enabling the controlled release of silver ions over a certain time period. A polymer covering layer would thereby help human cells to grow optimally on the antibacterial coating.
Literature
“Formation and distribution of silver nanoparticles in a functional plasma polymer matrix and related Ag+ release properties”, E. Koerner, M. Aguirre, A. Ritter, G. Fortunato, J. Ruehe, D. Hegemann, Plasma Processes and Polymers, published online: 22 June 2010 (DOI: 10.1002/ppap.200900163)
Project data
This work was performed within the frame of the EU project Embek1 “Development and analysis of polymer based multifunctional bactericidal materials”; grant #211436 of the 7th framework program, coordinated by Max Planck Institute for Polymer Research Mainz.
Beatrice Huber | Quelle: Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen: www.empa.ch
www3.interscience.wiley.com/journal/123548666/abstract
Weitere Berichte zu: C2H4 > CO2 > Empa > human cell > Max Planck Institute > Plasma > Polymere > raw material > silver ions > silver nanoparticles > silver particles
Engineered materials: Custom-made magnets
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)
Singapore-made anti-reflective plastics to be commercialised
24.05.2012 | The Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)
Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück.
Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.
„Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, ...
Die Quantenphysik beschreibt physikalische Vorgänge in Festkörpern und anderen Vielteilchensystemen auch mit Hilfe von Quasiteilchen.
Innsbrucker Physikern um Rudolf Grimm ist es nun erstmals gelungen, ein neues Quasiteilchen - ein repulsives Polaron - in einem Quantengas experimentell zu erzeugen. Die Forscher berichten darüber in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
Ultrakalte Quantengase sind ein ideales Experimentierfeld, um physikalische Phänomene in Festkörpern zu simulieren. Unter streng kontrollierten Bedingungen ...
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Anzeige
Anzeige

Energieversorger vor dem Umbruch
24.05.2012 | Studien Analysen
Stem-cell-growing surface enables bone repair
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Im wahrsten Sinne „Spitzenforschung“: IPHT-Forscher untersuchen Eiweißfasern mit größter Genauigkeit
24.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
NieKE Themenforum: Ökonomie - Tierschutz - Lebensmittelsicherheit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Nachhaltigkeit in der Schifffahrt: Werte vs. Wertschöpfung
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Wissenschaft und Öffentlichkeit
24.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten