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Fragestellung: Prothesen- und Implantat-assoziierte Infektionen sind nach wie vor ernste klinische Probleme. Die frühe Inhibition einer bakteriellen Kolonisierung vermeidet allerdings die meisten dieser Infektionen und reduziert die bakterielle Biofilm-Bildung. Unter der Vielzahl von antimikrobiell-wirkenden Oberflächenentwicklungen sind auch Silberbeschichtungen. Die antibakterielle Effektivität von Silber korreliert dabei zur Freisetzung von Silberionen. Zur Vermeidung von adversen Gewebereaktionen sollte die Silbermenge dabei auf ein Mindestmaß reduziert und die Silberwirkung limitiert sein. Beides kann durch Kombination mit einem elektrochemisch edleren Metall wie Gold realisiert werden. Die erzeugte Opferanoden-Anordnung sollte dann eine erhöhte Silberionen-Freisetzung ermöglichen.

Ziel war es ein für Implantat-Oberflächen geeignetes Opferanodensystem unter Verwendung von Silber und Gold zu entwickeln und die antimikrobielle Aktivität im Vergleich zum konventionellen Silber-Titan-System zu analysieren.

Methodik: Silber-Dot-Arrays wurden entweder auf Titan- oder Goldfilmen (200 nm auf Silizium-Substraten, 5x5 mm) durch Magnetron-Sputter- und photolithographischem Lift-off-Verfahren aufgebracht. Zehn verschiedene Dot-Array-Typen wurden generiert. Von Typ 1 (16 Dots pro mm²) bis Typ 10 (625 Dots pro mm²) mit einer jeweiligen Dotgröße von 20 µm. Mikrobiologische Analysen wurden mit Escherichia coli DH5 (DSMZ 6897) und Staphylococcus aureus (DSMZ 1104) durchgeführt. 20 µl einer Übernacht-Kultur in BHI medium (10⁵ Keime/ml) wurden in der Mitte der Arrays als Tropfen aufgebracht und für 24 h kultiviert. Danach wurden die Tropfen aspiriert und die Keimzahlen in den Tropfen und auf den Arrays quantitativ bestimmt (serielle Verdünnung auf Blutagar oder fluoreszenzmikroskopisch mittels BacLight). Dot-Korrosion wurde über Rasterelektronen-Mikroskopie (LEO 1530VP) und Silberionenfreisetzung mittels Atomabsorptions-Spektroskopie (AAS) analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Verglichen zu Silber-Dots auf Titan (Ag auf Ti) konnte eine signifikante Steigerung der antibakteriellen Aktivität von Silber-Dots auf Gold (Ag auf Au) bei gleicher Dot-Zahl gemessen werden. Vollständige bakterizide Aktivität von Ag auf Au wurde bereits beim Dot-Typ 2 erreicht, bei Ag auf Ti erst ab Dot-Typ 8. Titan- oder Goldfilme selber hatten keine antibakterielle Wirkung. Im Vergleich zu Ag auf Ti war die antibakterielle Wirkung von Ag auf Au durch eine bis hundertfach erhöhe Silberionenfreisetzung und Auflösung der Silberdots begleitet.

Die Generierung eines Silber-Gold-Opferanoden-Systems für Implantat-Oberflächen ist möglich und zeigt hohe antibakterielle Aktivität bei niedrigen Silbermengen. Das System ist über Dot-Geometrie und Dot-Zahl einstellbar und durch eine Dot-Auflösung selbst-limitierend.