Synthese und Biokompatibilitätsbewertungen neuartiger, biofunktioneller Polymere für die Medizintechnik

Abstract

Infektionen von Implantaten, insbesondere mit multiresistenten Erregern, wie beispielsweise MRSA, stellen eine enorme Problematik in der Implantationsmedizin dar. In der vorliegenden Arbeit wurden neuartige, biofunktionelle Polymere basierend auf Chitosan sowie Glucosamin für eine Oberflächenfunktionalisierung untersucht. Hierzu wurden diverse N-Acetylglucosamin-Methacrylate mit Dimethacrylamid und einem Benzophenon-Methacrylat als UV-Quervernetzer copolymerisiert. Außerdem wurde Chitosan selbst mit einer Benzophenoneinheit modifiziert. Diese Polymere wurden als biofunktionelle Beschichtungen auf medizinisch relevanten Modellmaterialien evaluiert, chemisch-physikalisch charakterisiert und deren antibakterielle Wirksamkeit untersucht. Hiermit wurde eine signifikante Reduktion der bakteriellen Kontamination bei gleichzeitig guter Biokompatibilität erzielt. Die Biokompatibilitätsuntersuchungen wurden auf einen fluoreszenzbasierten Schnelltest auf L-Kynurenin als Biomarker für inflammatorische Prozesse sowie Abstoßungsreaktionen ausgedehnt.

Infections of implants, especially with multi-resistant pathogens such as MRSA, represent an enormous problem in implant medicine. In the present study, novel biofunctional polymers, based on chitosan and glucosamine, were investigated for surface functionalisation of medical implant materials. For this purpose, various N-acetylglucosamine methacrylates were copolymerised with dimethacrylamide and a benzophenone methacrylate as UV-responsive crosslinker. In addition, chitosan itself was modified with a benzophenone moiety. These polymers were evaluated as biofunctional coatings on medical relevant model materials, characterised chemically and physically and their antibacterial efficacy was investigated. Hereby, a significant reduction of bacterial contamination on the material surface was achieved while maintaining good biocompatibility. The biocompatibility tests were extended to include a fluorescence-based rapid test for L-kynurenine as a biomarker for inflammatory processes and implant rejection.