Antimikrobieller Basalt: Keime "on the rocks"

WissenschaftlerInnen aus Deutschland haben antimikrobiell wirksame Glas- bzw. Basaltfasern entwickelt. Die textilen Fasern wirken gegen verschiedene Bakterien- und Pilzstämme und könnten zukünftig in Filtern und Textilien Anwendung finden.

Mikroben und Biozide – vom Regen in die Traufe?

WissenschaftlerInnen aus Deutschland haben antimikrobiell wirksame Glas- bzw. Basaltfasern entwickelt. Die textilen Fasern wirken gegen verschiedene Bakterien- und Pilzstämme und könnten zukünftig in Filtern und Textilien Anwendung finden.

Bakterien und Pilze stellen für eine Volkswirtschaft einen enormen Kostenfaktor dar. Das betrifft u.a. das Gesundheitssystem, die Nahrungsmittelindustrie, die Baustoffindustrie usw. Zur Eindämmung der gefährlichen Erreger werden unterschiedlichste Biozide eingesetzt. Diese sind aber oft teuer und können die Umwelt belasten, wenn Sie z.B. durch Auswaschen ins Grundwasser gelangen. Daher wird seit Jahren erfolgreich daran gearbeitet, die antimikrobiell wirksamen Bestandteile fest auf den Oberflächen oder in den Substraten zu verankern. Im textilen Bereich werden zum Beispiel Silbernanopartikel in Polyesterfasern eingebettet. Der Bereich der in vielerlei Hinsicht resistenteren anorganischen Fasern blieb bisher jedoch offenbar unbeachtet.

Herstellung der Fasern und Nachweis der Wirksamkeit

Im Vergleich zu organischen Fasern aus Polyester, Polyamid etc. zeichnen sich anorganische Fasern im Allgemeinen durch höhere Beständigkeit gegenüber Temperatur, UV-Strahlung, Chemikalien, Alterung usw. aus. Dies prädestiniert sie für den Einsatz in entsprechenden Umgebungen bzw. Anwendungen.

Bei der Herstellung der anorganischen Fasern aus Glas oder Basalt wird mit Temperaturen bis 1.500 °C gearbeitet. Daher können zur Einbettung in die Faser lediglich antimikrobiell wirksame anorganische Metallverbindungen Verwendung finden. Zur Oberflächenfunktionalisierung wiederum sind auch organische antimikrobielle Wirkstoffe wie z.B. quartäre Ammoniumverbindungen einsetzbar.

Für die Versuche mussten zunächst sowohl eine geeignete Basaltlagerstätte gefunden als auch verschiedene Basalte gemeinsam mit diversen Lieferanten ausgewählt werden. Dann wurden die chemischen Bestandteile und die Viskosität untersucht sowie zahlreiche Ziehversuche an der Laboranlage durchgeführt.

Die Zugabe der anorganischen Metallverbindungen und deren Homogenisierung mit dem Basaltmaterial erfolgte in einem ersten Schmelzprozess. Die daraus entstandenen Fritten konnten an der Faserziehanlage zu endlosen Basaltfasern verarbeitet werden. Der Durchmesser der Fasern beträgt dabei zwischen 10 µm und 30 µm.

Üblicherweise werden textile Fasern mit einer Schlichte versehen, welche u.a. die anschließende textile Verarbeitung gewährleistet. Für anorganische Fasern kommen meist Silanschlichten zum Einsatz, die gleichwohl die Zugfestigkeit um bis zu 50% erhöhen und die Faser-Matrix-Haftung bei der Verwendung in Faserverbundwerkstoffen verbessern. In den Versuchen wurde zur Beschichtung ein Sol-Gel verwendet, welches zusätzlich mit antimikrobiell wirksamen Substanzen versetzt war.

Geprüft wurde die antimikrobielle Wirksamkeit zunächst nach DIN ISO 20743 mit dem Bakterium Escherichia coli. Bereits für die unbeschlichteten Fasern konnte eine signifikante Wirksamkeit festgestellt werden. Die Reproduzierbarkeit der Bakterien wurde vollständig unterdrückt.

Bei einem akkreditierten Prüfinstitut wurden weitere Faservarianten nach der Norm ASTM E2149 getestet. Insbesondere gegen die Bakterien Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa sowie den Pilz Aspergillus brasiliensis stellten die Prüfer eine gute bis sehr gute Wirksamkeit fest.

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