Russische Wissenschaftler von drei führenden Instituten, unterstützt vom Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation, haben einzigartige Polymerbeschichtungen entwickelt, die Staphylococcus aureus effektiv eliminieren. Laut dem Ministerium ist dieser Erfolg auf die Zugabe minimaler Konzentrationen von Porphyrinen—nur 0,002%—zurückzuführen. Diese Verbindungen zeigen signifikante bakterizide Eigenschaften und eröffnen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für Materialien in verschiedenen Bereichen.
Die mit Porphyrinen modifizierten Epoxidbeschichtungen haben sich als widerstandsfähig gegenüber äußeren Einflüssen und chemischen Reagenzien erwiesen. Anastasia Tsyklinskaya, ein Mitglied des Forschungsteams, stellte fest, dass Materialien auf Basis von Epoxid-Oligomeren aufgrund ihrer Festigkeit und Haltbarkeit weit verbreitet sind. Diese Oberflächen sind jedoch anfällig für bakterielle Besiedelung, was zur Bildung von Biofilmen führt, die die Struktur der Beschichtung schädigen. Die neue Lösung mit Porphyrinen löst dieses Problem, indem sie die Anhaftung und Vermehrung von Bakterien verhindert.
Der Mechanismus der Beschichtungen beruht auf der Fähigkeit der Porphyrine, unter Lichteinwirkung reaktive Sauerstoffspezies zu erzeugen. Diese starken Oxidationsmittel interagieren mit Aminosäuren, Lipiden und Polysacchariden und zerstören die Bakterienmembran. Infolgedessen verlieren staphylokokken Zellen ihre Fähigkeit zur Biofilmbildung, und die pathogene Aktivität wird unterdrückt. Dieser Effekt ermöglicht es nicht nur, Infektionen zu beseitigen, sondern auch eine erneute Infektion zu verhindern.
Spektrale Untersuchungen bestätigten, dass die Struktur der Porphyrine in der Epoxid-Amin-Matrix unter Lichtbestrahlung stabil bleibt und ihre photophysikalischen Eigenschaften bewahrt. Dies ist ein erster Schritt zur Schaffung langlebiger Beschichtungen mit antimikrobiellen Effekten. Solche Materialien könnten Anwendungen in der Medizin, Wasseraufbereitung und der Entwicklung bioaktiver Gewebe finden.
Darüber hinaus betonen die Forscher die Vielseitigkeit der Technologie. Der neue Ansatz ermöglicht die Schaffung von Beschichtungen mit hohem Schutzniveau, ohne deren Gebrauchseigenschaften zu beeinträchtigen. Somit hat diese Entwicklung Potenzial für eine breite Anwendung in der Industrie und im Haushalt.
Die Arbeit wurde von Wissenschaftlern des Instituts für chemische Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften, der MIREA-Russischen Technologischen Universität und des G.F. Gauze Instituts für neue Materialien durchgeführt. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten internationalen Zeitschrift Advanced Composites and Hybrid Materials veröffentlicht, was das hohe Niveau der durchgeführten Forschung und deren Bedeutung für die weltweite Wissenschaft unterstreicht.