@phdthesis{Hornschuh2020,
  author    = {Melanie Hornschuh},
  title     = {Identifizierung geeigneter Pr{\"u}fmethoden zur Bestimmung der mikrobioziden Wirksamkeit und Zellvertr{\"a}glichkeit einer mit PHMB experimentell beschichteten Titanlegierung und Schlussfolgerungen zur Eignung von PHMB als antimikrobielle Beschichtung},
  journal    = {Identification of suitable test methods to determine the microbiocidal effectiveness and cell compatibility of a titanium alloy experimentally coated with PHMB and conclusions on the suitability of PHMB as an antimicrobial coating},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-38901},
  pages     = {98},
  year      = {2020},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war der Nachweis der antimikrobielle Wirksamkeit von oberfl{\"a}chlich, durch einfache chemische Verfahren immobilisiertem PHMB auf Ti6Al4V-Oberfl{\"a}chen gegen{\"u}ber Gram-positiven und Gram-negativen Erregern mit Standardmethoden und methodischen Varianten. Die Immobilisierung von PHMB auf Ti6Al4V-Oberfl{\"a}chen erfolgte entweder oxidativ durch die Behandlung der Pr{\"u}fk{\"o}rper mit 5 \% H2O2 oder {\"u}ber eine alkalische Hydrolyse in 5 M NaOH-L{\"o}sung. Als Pr{\"u}fmikroorganismen dienten die Gram-positiven Schleimbildner S. aureus (ATCC 29213/DSM 2569) und S. epidermidis (ATCC 35984/DSM 28319), als Gram-negativer Vertreter P. aeruginosa (ATCC 27853/DSM 1117). Die Biofilmbildungsintensit{\"a}ten der eingesetzten Erreger wurden nach Anwendung der Kristallviolett-F{\"a}rbemethode (Fletcher 1977) quantifiziert. Die Ermittlung der antimikrobiellen Wirksamkeit von PHMB-beschichteten Pr{\"u}fk{\"o}rpern erfolgte durch quantitative bzw. qualitative Methoden. Daf{\"u}r wurden zwei Strategien verfolgt: (1) Herstellung des unmittelbaren Kontakts zwischen Mikroorganismen und antimikrobieller Oberfl{\"a}che durch Verringerung des Fl{\"u}ssigkeitsvolumens des Kulturmediums mittels Vakuum- oder W{\"a}rmebehandlung; und (2) Untersuchung des Adh{\"a}renzverhaltens der Mikroorganismen nach 15 min und/oder 6 h Kontakt mit der PHMB-Beschichtung der Ti6Al4V-Pr{\"u}fk{\"o}rper. Die Etablierung eines ATP-Tests zur quantitativen Bestimmung der Bakterien war ebenfalls Bestandteil der Untersuchungen zur antimikrobiellen Wirksamkeit. Qualitativ erfolgte die Auswertung mit Hilfe von LIVE/DEAD-F{\"a}rbungen und des CASO-Agar-Overlay-Tests. Die Validierung der effektiven mikrobioziden Wirksamkeit gegen{\"u}ber S. epidermidis erfolgte in Co-Kultur-Versuchen mit den Osteoblasten-{\"a}hnlichen SaOs-2-Zellen. W{\"a}hrend die Kultivierung von S. aureus und P. aeruginosa im verwendeten Zellkulturmedium DMEM/F12 m{\"o}glich war, tolerierte S. epidermidis das Medium nicht. Die Entwicklung eines Co-Kulturmediums, bestehend aus 10 \% CASO-Bouillon und 90 \% Zellkulturmedium, erm{\"o}glichte sowohl das Wachstum der Bakterienspecies als auch das der SaOs-2 Zellen, was eine wichtige Voraussetzung f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Co-Kulturen war. Die Produktion eines Biofilms konnte bei allen Erregern mittels Kristallviolett-F{\"a}rbung nachgewiesen werden. Nach Herstellung des direkten Kontaktes zwischen den Pr{\"u}fmikroorganismen und der antimikrobiellen Oberfl{\"a}che durch Reduzierung des Fl{\"u}ssigkeitsvolumens der applizierten Bakteriensuspensionen, resultierten Reduktionsraten von 3 – 5 log10 f{\"u}r S. aureus und S. epidermidis. Der Gram-negative Erreger P. aeruginosa ist hingegen mit nur 0,5 – 1,5 log10-Stufen Reduktion f{\"u}r diese Methoden als ungeeignet einzustufen ist, da ein Absterben des Erregers aufgrund von Austrocknung nicht auszuschlie{\"s}en war. Die Adh{\"a}renz der eingesetzten Mikroorganismen nach 15 min Kontaktzeit und anschlie{\"s}ender Inkubation bei 37 °C f{\"u}r 6 h, resultierte in Reduktionsraten von 4 – 5 log10 f{\"u}r S. aureus, 1 – 5 log10 f{\"u}r P. aeruginosa und 3 – 4 log10 f{\"u}r S. epidermidis. Mit PHMB beschichtete Ti6Al4V-Pr{\"u}fk{\"o}rper, die in einer Bakteriensuspension f{\"u}r 6 h unter dynamischen Bedingungen inkubiert wurden, zeigten nur Reduktionsraten von ca. 1 – 3 log10-Stufen gegen{\"u}ber den Testbakterien. Nach 15 min Kontaktzeit auf einer kontaminierte Agar-Oberfl{\"a}che und weiteren 6 h Inkubation bei 37 °C, konnten auf antimikrobiellen PHMB-Oberfl{\"a}chen Reduktionen von 1 – 2 log10-Stufen ermittelt werden. In angewandten Co-Kulturtests mit S. epidermidis und SaOs-2 Zellen konnte die antimikrobielle Wirksamkeit der PHMB-beschichteten Oberfl{\"a}che best{\"a}tigt werden. Die antimikrobiell wirksame PHMB-Schicht auf den eingesetzten Ti6Al4V-Pr{\"u}fk{\"o}rpern ben{\"o}tigt zur Abt{\"o}tung von Erregern den direkten Kontakt zwischen der Oberfl{\"a}che und den Pr{\"u}fmikroorganismen, um wirksam zu sein. Zudem konnte ermittelt werden, dass PHMB ausschlie{\"s}lich auf der Oberseite der Pr{\"u}fk{\"o}rper immobilisiert werden konnte, was die Mikrobiozidie-Testung mit herk{\"o}mmlichen Methoden erschwert. Es konnte best{\"a}tigt werden, dass oberfl{\"a}chlich immobilisiertes PHMB auf Ti6Al4V-Pr{\"u}fk{\"o}rpern sowohl Gram-positive als auch Gram-negative Bakterien bei direktem Kontakt abt{\"o}tet. Als am besten geeignet f{\"u}r die Testung dieser Oberfl{\"a}che erwies sich die 6 h-Adh{\"a}renz-Methode, bei der nach 6 h oberfl{\"a}chlichem Kontakt quantitativ und qualitativ keine {\"u}berlebenden Mikroorganismen nachgewiesen werden konnten.},
  language  = {de}
}