Designing an antimicrobial and cell-adhesive multilayer via plasma polymerization

Abstract

In dieser Arbeit wurden Oberflächenmodifizierungen entwickelt, die sowohl rnzelladhäsive als auch antimikrobielle Eigenschaften tragen. Rasche Zelladhäsion rnund Wundheilung ist gewünscht für Biomaterialien, da sonst das Material als rnFremdkörper erkannt werden würde und Infektionskeime in die Kavität zwischen rnMaterial und Gewebe eindringen könnten. Plasmapolymerisation dient hierbei als rnBeschichtungsverfahren, da es ein breites Spektrum an Materialien beschichten rnkann unabhängig von dessen Beschaffenheit. Als zelladhäsive Schicht wurde rnplasmapolymerisiertes Allylamin gewählt, da es zellfreundlich ist und dabei rnweitere nasschemische Modifikationen, wie die Anbindung von Fibronektin, rnzulässt. Dabei dient es zugleich als Barriereschicht für darunterliegende zink- und silberhaltige Filme, die der Beschichtung durch Freisetzung von Silber und Zink antimikrobielle Eigenschaften verleihen. Die Schichtsysteme wurden rnspektroskopisch und mikroskopisch untersucht sowie zelladhäsive und rnantimikrobielle Wirkung mit verschiedenen Zell- und Bakterientypen getestet.

In this work surface modifications were developed that bear cell-adhesive as rnwell as antimicrobial properties. Fast cell adhesion and wound healing is desired for biomaterials since otherwise the material would be recognized as a foreign body and infectious bacteria could enter the cavity between material and tissue. Plasma polymerization was used as the deposition technique since a broad range of materials can be coated independent of their composition. As a cell-adhesive coating plasma polymerized allylamine was chosen since it is cell-friendly and offers a platform for wet chemical modifications such as grafting of fibronectin. Furthermore, it serves as a barrier layer for zinc and silver containing sub-layers that exhibit antimicrobial properties due to the release of zinc and silver. The layer systems were spectroscopically and microscopically investigated. Cell-adhesive and antimicrobial properties were tested with various types of cells and bacteria.