Kupfer wirkt effektiv gegen Sars-Cov-2 auf Oberflächen – Silber nicht
Das Material, aus dem eine Oberfläche besteht, hat Einfluss darauf, wie lange Viren und Bakterien auf ihr ansteckend bleiben können.
© RUB, Katja Marquard
Silber- und Kupferionen machen vielen Krankheitserregern den Garaus. Daher werden zum Beispiel Implantate oder medizinische Instrumente mit diesen Metallen beschichtet. Ob sie auch helfen können, die Covid-19-Pandemie einzudämmen, indem sie Sars-Cov-2 unschädlich machen, haben Forschende der Molekularen und Medizinischen Virologie und der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) in Zusammenarbeit mit der Chirurgischen Forschung des BG-Uniklinikums Bergmannsheil Bochum untersucht. Sie konnten zeigen, dass eine Kupferbeschichtung das Virus beseitigt. Für Silber gilt das aber nicht. Das Team berichtet in der Zeitschrift Scientific Reports vom 3. Mai 2022.
Unedleres Material opfert sich auf
Kupfer und Silber geben durch Korrosion positiv geladene Ionen an ihre Umgebung ab, die für Bakterien auf verschiedene Weise schädlich sind und ihr Wachstum verhindern oder sie komplett abtöten. Diesen Effekt macht man sich schon lange zunutze, zum Beispiel indem man Implantate mit diesen Metallen beschichtet, um bakterielle Infektionen zu vermeiden. Mit Tricks kann man dafür sorgen, dass noch mehr Ionen frei werden und diese Wirkung verstärken.
So nutzt das Team um Materialforscher Prof. Dr. Alfred Ludwig eine sogenannte Sputteranlage, mit der dünnste Schichten oder winzige Nanoflecken der Metalle auf ein Trägermaterial aufgebracht werden können. Je nachdem, in welcher Reihenfolge oder Menge man die einzelnen Metalle aufbringt, entstehen unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten. Bringt man zusätzlich ein Edelmetall wie Platin auf, korrodiert Silber noch schneller und gibt mehr antibakteriell wirksame Ionen frei.
„In Anwesenheit eines edleren Metalls opfert sich das unedlere Metall sozusagen auf“, erklärt Ludwig das Prinzip der Opferanode. Die Effizienz solcher Opferanodensysteme gegen Bakterien wurde durch das Team der Chirurgischen Forschung um Prof. Dr. Manfred Köller und Dr. Marina Breisch bereits vielfach demonstriert und publiziert.
Ob man so aber auch Viren unschädlich machen kann, wurde bislang nicht im Detail untersucht. „Daher haben wir die antiviralen Eigenschaften von Oberflächen untersucht, die mit Kupfer oder Silber sowie verschiedenen silberbasierten Opferanoden beschichtet waren, und uns auch die Kombinationen von Kupfer und Silber mit Blick auf mögliche Synergieeffekte angeschaut“, so Virologin Prof. Dr. Stephanie Pfänder. Das Team verglich die Wirksamkeit dieser Oberflächen gegen Bakterien mit der gegen Viren.
Silbernanoflecken beeindrucken das Virus nicht
Zur Wirkung der Oberflächen auf das Bakterium Staphylococcus aureus berichtet Dr. Marina Breisch: „Oberflächen mit Opferanodeneffekt, speziell Nanoflecken bestehend aus Silber und Platin sowie die Kombination aus Silber und Kupfer stoppten das Bakterienwachstum effizient.“ Anders sah es bei Sars-Cov-2 aus: Dünne Kupferschichten reduzierten die Viruslast schon nach einer Stunde deutlich. Gesputterte Silberoberflächen hatten dagegen nur eine geringfügige Wirkung, und auch Silbernanoflecken beeindruckten das Virus nicht. „Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir eine klare antivirale Wirkung von kupferbeschichteten Oberflächen gegen Sars-Cov-2 innerhalb von einer Stunde nachweisen konnten, während silberbeschichtete Oberflächen keinen Einfluss auf die virale Infektiosität hatten“, so Stephanie Pfänder.
Die erfolgreiche interdisziplinäre Zusammenarbeit von Materialforschung, klinischer Mikrobiologie und Virologie soll in künftigen Studien weiter vertieft werden, um weitere Materialien mit möglichst breiter antimikrobieller Wirkung zu identifizieren.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stephanie Pfänder
Abteilung Molekulare und Medizinische Virologie
Medizinische Fakultät
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 29278
E-Mail: stephanie.pfaender@rub.de
Prof. Dr. Alfred Ludwig
Neue Materialien und Grenzflächen
Institut für Werkstoffe
Fakultät für Maschinenbau
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 27492
E-Mail: alfred.ludwig@rub.de
Originalpublikation:
Toni Luise Meister, Jill Fortmann, Marina Breisch, Christina Sengstock, Eike Steinmann, Manfred Koller, Stephanie Pfaender, Alfred Ludwig: Nanoscale copper and silver thin film systems display differences in antiviral and antibacterial properties, in: Scientific Reports, 2022, DOI: 10.1038/s41598-022-11212-w, https://trebuchet.public.springernature.app/get_content/ad03e6e4-a77d-489c-a744-…
Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften
Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.
Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Artikel über die Materialentwicklung und deren Anwendungen, sowie über die Struktur und Eigenschaften neuer Werkstoffe.
Neueste Beiträge
Neue Methode entschlüsselt Rätsel langsamer Elektronen
Mit langsamen Elektronen arbeitet man in der Krebstherapie genauso wie in der Mikroelektronik. Wie sie sich in Festkörpern verhalten, ist schwer zu beobachten. An der TU Wien gelingt das nun…
Die Welt, wie ein Roboter sie sieht
Wie gelangt die Welt in den Roboter, oder anders: Wie orientieren sich autonome Fahrzeuge in ihrer Umgebung? Diese Frage treibt ein Team der Medienwissenschaft der Ruhr-Universität Bochum um, und zwar…
CO2 als nachhaltiger Rohstoff
TU Berlin stellt Tandem-Elektrolyseur für eine Kreislaufwirtschaft mit Kohlendioxid vor. Wissenschaftler*innen der TU Berlin haben eine Kombination aus zwei Elektrolysezellen vorgestellt, die Kohlendioxid zusammen mit Wasser unter Zuhilfenahme von Strom…
