Polyelectrolyt Multilayer Grenzfläche

Polyelektrolyt-Multischichten (PEMs) entstehen durch das alternierende Aufbringen von entgegengesetzt geladenen Polymeren auf ein geladenes Substrat. Dieses hat wiederum eine entgegengesetzte Ladung zu dem Polymer, das in der ersten Schicht aufgebracht wird. Weitere Einzelschichten werden durch das abwechselnde Eintauchen in Lösungen mit unterschiedlichen Polymeren aufgebracht. Durch mehrfache Wiederholung des Eintauchprozesses kann aus einer Einzelschicht mit einer Dicke im nm-Bereich ein Film bis in den µm-Bereich entstehen.

Die Grundlage für die Herstellung der PEM-Beschichtungen durch das sogenannte Layer-by-Layer-Verfahren (LbL) ist die elektrostatische Wechselwirkung von den als Anion bzw. Kation fungierenden Polymeren. Die Polymere können dabei nahezu frei gewählt werden und die hergestellten PEMs eignen sich für die unterschiedlichsten Anwendungen. Am iba werden PEMs hauptsächlich zur Biofunktionalisierung von Oberflächen eingesetzt. Dabei können die PEMs als reine Drug-Delivery-Systeme, zur Erhöhung der Zellkompatibilität oder auch zur Erhöhung des Anti-Fouling-Effektes eingesetzt werden.

Eine typische Anwendung ist zum Beispiel die Verwendung von PEMs als Anti-Fouling-Schicht zur Vermeidung von Biofilmbildung auf Oberflächen von medizinischen Produkten. Hier besteht trotz der hohen hygienischen Standards immer noch die Gefahr, dass Pathogene über das Produkt in die Operationswunde gelangen. Eine Oberfläche, die eine Reduktion der Keimbelastung gewährt, ist daher ein zentrales Anliegen. Der passive anti-adhäsive Effekt der PEMs kann durch die Beladung mit Antibiotika weiter verstärkt werden und eine antibakterielle Beschichtung gezielt erzeugt werden.

Neben Anti-Fouling wird am iba auch an der Verbesserung der Zytokompatibilität gearbeitet. Dazu werden u. a. natürliche Polymere verwendet, die als Bestandteil der extrazellulären Matrix im Körper vorkommen. Die verwendeten Polymere bieten den Zellen nicht nur zusätzliche Adhäsionspunkte, sondern können auch als Reservoir für Wachstumsfaktoren verwendet werden. Darüber hinaus bestehen noch unterschiedliche Modifikationsmöglichkeiten zur Anpassung der physikochemischen Eigenschaften als PEMs. Damit können am iba je nach Fragestellung und Anwendung individuell designte PEMs hergestellt werden.