Kontamination, Infektion und Fouling

Kontamination bezeichnet das unbeabsichtigte Einbringen infektiöser Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilze und Protozoen sowie von Viren und Prionen. Dazu gehört auch die Kontamination durch Toxine wie Endotoxine und Exotoxine sowie durch etwaige Nebenprodukte.

Eine Infektion ist das Eindringen von Mikroben in Körpergewebe. Wie sie verläuft, hängt von vielen Faktoren ab. Wird sie nicht bekämpft, kann sie sich zu einer Krankheit entwickeln. Von Krankheit spricht man, wenn lebende Mikroben im Gewebe den Übergang vom gesunden in einen kranken Zustand bewirken. Viele Infektionen werden durch das Immunsystem bekämpft und entwickeln sich nicht zu Krankheiten.

Fouling (Belagbildung) bezeichnet die Ablagerung unerwünschten Materials auf einer Oberfläche, die deren Funktion beeinträchtigt. Die Ablagerungen können lebende Organismen sein oder nicht lebende Stoffe anorganischer oder organischer Natur. Ablagerungen von Proteinen, Zellen und Bakterien auf Medizinprodukten beeinträchtigen deren Funktion und können beim Patienten Infektionen verursachen. Häufig betroffen sind Biosensoren, kardiovaskuläre Implantate, Katheter, Kontaktlinsen und chirurgische Instrumente.

Fouling ist vor allem für die Lebensmittelindustrie, die Medizin und Forschungseinrichtungen von Bedeutung. Mikrobielle Verunreinigungen und antibiotikaresistente Bakterien finden sich überall. Laufend wird an neuen Technologien geforscht, das Fouling auf Oberflächen und die Bildung von Biofilmen verhindern sollen. Das Oak Ridge National Laboratory hat vor einiger Zeit einen aktiven Verbundwerkstoff entwickelt, der sich direkt oder ferngesteuert aktivieren lässt. Er verändert dann seine Oberfläche physikalisch oder chemisch und soll so den Bewuchs mit Mikroorganismen verhindern oder zumindest destabilisieren. Die Idee: Ein Reiz auf die Materialstruktur verändert deren nanostrukturelle Eigenschaften, und das wiederum behindert die Ansiedlung von Bakterien. Die Entwickler gehen davon aus, dass dies bei Kathetern, Systemen zur Arzneimittelabgabe und Shunts funktioniert. Einsetzbar wäre es auch bei Gelenkersatzmaterialien, Prothesen und anderen Produkten. Wirtschaftlich ist eine solche Technologie bedeutsam, weil sie nosokomiale Infektionen (im Krankenhaus erworbene Infektionen) verringern und die Kosten durch Sterblichkeit infolge von Verunreinigung, Bewuchs und Infektion senken kann. Weitere aktive Werkstofftechnologien sind in Entwicklung.