Beschichtungen mit antibakterieller Oberfläche

Transkript

1 Beschichtungen mit antibakterieller Oberfläche Systeme zur Erzeugung permanent anti-bakterieller und algizider Oberflächen und Räume Edgar Wittlin Nanomaterialen in Farben und Lacken EMPA-Akademie

2 Vorstellung Bacoat AG, Cham Gegründet: 2009 Gründer: Novapura AG, Cham stc umwelt AG, Kölliken Geschäftsführer: Johannes Lienhard Verwaltungsrat: Thomas Müller, Cham Edgar Wittlin, Zofingen

3 Vorstellung Bacoat AG Bacoat entwickelt und vertreibt antimikrobielle Additive (Biozide) Als Basismaterial dient akacid Plus, ein polymerer Elektrolyt, welcher nachhaltig antimikrobielle Eigenschaften aufweist Akacid Plus liegt als Additiv in Pulverform vor (Bacoat 40) Die bioziden Eigenschaften wurden in verschiedenen Tests bestätigt Kommerzielle Produkte sind auf dem Markt

4 Hygienisch einwandfreie Oberflächen und Räume Definition: Die Konzentration an Mikroorganismen auf Oberflächen wie in der Raumluft übersteigt einen zu definierenden Grenzwert nicht. Weg zum Ziel: Desinfektion ohne Desinfektionslücke Katalytisch wirkende, biozide Oberflächen

5 Desinfektion Um Infektionen zu vermeiden müssen regelmässig Reinigungen und Desinfektionen vorgenommen werden. Zum Einsatz kommen zugelassene und gelistete Desinfektionsmittel mit einem breiten Wirkungsspektrum gegenüber Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Schimmelpilzsporen, Hefen und Algen)

6 Rekontamination Die klassischen Desinfektionsmittel liefern jedoch nur unmittelbar nach Abschluss der Desinfektionsmassnahme eine keimarme Oberfläche. Da die keimtötenden Wirkstoffe nicht auf der Oberfläche bleiben, erfolgt sehr schnell eine erneute Kontamination mit Keimen.

7 Desinfektionslücke KBE Zeitachse KBE = Kolonie bildende Einheiten. Masseinheit für lebensfähige, vermehrungsfähige Mikroorganismen

8 Zielsetzung Das Ziel ist es, Keimzahlen auch zwischen den Reinigungs- bzw. Desinfektions-Intervallen gering zu halten

9 Desinfektion durch akacid Plus Ein spezielles Polymer mit physikalischem Effekt! Dieses spezielle Polymer hat die Eigenschaft, dass es eine ständig positiv geladene Oberfläche hat. Diese Oberfläche ist in der Lage bei allen Mikroorganismen die in der Zelloberfläche angesiedelten negativ geladenen Teile so zu beeinflussen das die Zellwand geöffnet wird. Der Effekt ist, dass der Stoffwechsel für diese Organismen nicht mehr möglich ist. Der Zelltod ist die Folge oder anders ausgedrückt - der Organismus kann keine Nahrung mehr aufnehmen und stirbt... Physik die funktioniert!

10 Desinfektion durch akacid Plus Dieses spezielle Polymer ist ein sehr grosses Molekül. Diese Eigenschaft plus tiefe Einsatzkonzentration ergeben sehr tiefe Tox-Werte. Oberflächen werden nicht angegriffen. Das Polymer ist inert, d. h. es reagiert nicht mit anderen Stoffen.

11 Funktionsprinzip Akacid Plus Starke Bindung an Zellwände und Membranen (durch die positive Aufladung des Polymers und dem Zusammenspiel des Partialdruckes/ Feuchtigkeit auf Oberflächen und den negativ geladenen Anteils der Mikroorganismen kommt eine Art magnetischer Effekt zustande. Die Mikroorganismen kommen in Kontakt mit dem Polymer.) Störung der Membranfunktion (An der Membrane wird der negativ geladene Teil der Membrane und somit die Tür zur Zelle geöffnet.) Herabsetzung der Membranfluidität (Die Biomembran ist jedoch nicht nur eine passive Trennschicht, sondern sie spielt eine aktive Rolle beim Transport von Molekülen und Informationen von einer Seite zur Anderen.) Verlust von osmoregulatorischen und physiologischen Funktionen (Osmoregulation, die Fähigkeit die Konzentration im Stoffwechsel kontrollieren zu können.)

12 Funktionsprinzip Akacid Plus, Forts. Entstehung von hydrophilen Poren Störung der Proteinfunktion Zerfall der Zelle durch Schädigung der äusseren Zellmembran Wenn die Organismen abgestorben sind, fallen diese vom Polymer wieder ab - 2 positive Pole stossen sich ab. Die Aktivität ist wieder hergestellt!

13 Wirkspektrum akacid Plus MHK-Bestimmung von akacid Plus und Chlorhexidin gegenüber 369 klinischen Stämmen, in erster Linie Bakterienstämme nach CLSI (Clinicial and Laboratory Standard Institute) Spezies Akacid Plus Chlorhexidin Spezies Akacid Plus Chlorhexidin MSSA (36) Enterobacter spp. (20) MRSA (62) Proteus spp. (7) MRSE (9) Salmonella spp. (6) E. faecalis (27) Shigella spp. (2) VRE (5) Y. enterocolitica (1) 2 32 B. subtilis (1) P. aeruginosa (59) B. anthracis (1) Acinetobacter spp. (4) E. Coli (65) S. maltophilia (4) Klebsiella spp. (45) Akacid Plus hat eine wesentlich geringere MHK als Chlorhexidin MHK: Minimale Hemmkonzentration.

14 Wirkspektrum akacid Plus, Forts. Wirksam gegen Bakterien, Pilze und -sporen, Hefen und Viren In vitro Resistenzselektion: nach 30 Passagen kein MHK-Anstieg von akacid Plus in 24 Bakterienstämmen

15 Toxikologische Studien Studie Akute orale Toxizität, LD 50 oral Ratte, OECD 423 Akute dermale Toxizität, LD 50 dermal, OECD 402 Akute Reizung der Haut, OECD 404 Akute Reizung der Augen, OECD 405 Sensibilisierung: local lymph node assay Chromosome Aberration Test in Human Lymphocyte Bacterial Reverse Mutation Assay, Ames Test, OECD Akute Fisch Toxizität, LC 50 Fisch, OECD 203 Ergebnis >2000 mg/kg > 2000 mg/kg nicht reizend nicht reizend nicht sensibilisierend nicht mutagen nicht mutagen 0,3 mg/l Akacid Plus hat ein tiefes toxikologisches Profil

16 Desinfektion mit Akacid Plus Nach der Vernebelung bleibt ein mono-molekularer Film von Akacid Plus zurück, welcher eine katalytische Wirkung aufweist

17 Desinfektion mit Akacid Plus Wirkdiagramm Beispiel Fleischverarbeiter Bakterien Schimmelpilze Vernebelung mit akafog

18 Desinfektion mit Akacid Plus Wirkdiagramm Beispiel Wohnung Über 10-fach höhere Belastung im Raum als draussen Das Haus eines Allergikers wurde dekontaminiert; auch 500 Tage nach der Behandlung ist das Raumklima im Haus besser als im Freien. 1. Vernebelung akafog 2. Vernebelung akafog Sanierung 500 Tage

19 Klimaanlagen Vorher Nachher Nach 5 Tagen

20 Anwendungsbereiche Wohnungen (Schimmelpilz) Arbeitsräume (Bakterien, Schimmelpilz) Spitäler, Alters- und Pflegeheime (Krankheitserreger) Lebensmittelindustrie (Schimmelpilze, Bakterien, Hefen) Klimaanlagen (Schimmelpilze, Bakterien) Ambulanzfahrzeuge (Krankheitserreger)

21 Ziel erreicht! Bei einem Einsatz von Akacid Plus wird die Desinfektionslücke geschlossen und eine permanent keimarme Oberfläche erzeugt.

22 Beschichtungen mit permanenter biozider Oberfläche Die Untersuchungen mit Akacid Plus zeigen, dass der nach einer Desinfektion zurückbleibende Film über eine längere Zeitspanne eine antimikrobielle Wirkung aufweist. Um diesen Effekt auf lange Zeit zu erhalten, entwickelte die Bacoat AG Additive für Farben, Lacke und Beschichtungen, welche Akacid Plus enthalten.

23 Beschichtungen mit permanenter biozider Oberfläche, Forts. Ziel: Erzeugung permanent antimikrobieller Oberflächen, welche keine bioziden Wirkstoffe an die Umwelt abgeben. Parameter: Antimikrobielle Wirkung Lange Funktionsdauer (< 5 Jahre) Nicht auswaschbar Nicht flüchtig Keine Migration Keine Resistenzbildung Wirksamkeit Reduktion >10 2 (JIS 2801 resp. ASTM E 2180)

24 Bacoat 40 Pulver Rieselfähiges Pulver mit biozider Wirkung, welches in wasserverdünnbaren, lösemittelhaltigen und lösemittelfreien Lack- und Beschichtungssystemen eingesetzt werden kann. Wirkt gegen ein sehr breites Spektrum von Bakterien, Pilzen, Hefen und Sporen Bacoat 40 wirkt auch effektiv gegen holzverfärbende Pilze

25 Bacoat 40 Pulver - Schlüsseleigenschaften Durch mechanische Verankerung keine Migration von Akacid Plus These durch TÜV-Test nachgewiesen (DIN EN ISO ) 15 Monate Untersuchung Wasserlagerungs-Tests ergaben, dass das Bacoat 40 aus den Beschichtungen nicht ausgewaschen wird (Funktionalität bleibt erhalten) Regenerative Wirkung, Wirkmechanismus baut nicht ab 10 Jahre altes Akacid Plus Molekül ist immer noch aktiv 15 Monate Test Migrationsfreie, nachhaltig biozide Beschichtungen!

26 Anti-bakterielle Wirkung am Beispiel von MRSA MRSA: Multi-Resistenter Staphylococcus Aureus (Krankenhauskeime ) Todesopfer aufgrund MRSA: USA: (2005) Deutschland: (je nach Statistik) deutlich mehr als bei einer saisonalen Influenza

27 Epoxy-Silan-Beschichtung Testkeim MRSA 1.60E+05 2K-Lack Epoxy-Silan im Test (1 Stunde) 1.44E E E+05 MRSA-Stämme (Ø) 9.60E E E E E E E+00 Ø MRSA-Stämme (n=4) ohne Bacoat 40 mit Bacoat E E+03 Test durchgeführt durch Sheffield Hallam Universität, Dezember 2008

28 Epoxy-Silan-Beschichtung Testkeim MRSA % 2K-Lack Epoxy-Silan im Test (1 Stunde) % % MRSA-Stämme (Ø) % % % % % % log 7.8x % % 0.00 % Reduktion (%) ohne Bacoat 40 mit Bacoat % % Test durchgeführt durch Sheffield Hallam Universität, Dezember 2008

29 Epoxy-Silan-Beschichtung Testkeim MRSA Forts. 2.20E+06 2K-Lack Epoxy-Silan im Test, Testdauer 24 Stunden % 2.00E % 1.80E % 1.60E % 1.40E % 1.20E % 1.00E % 8.00E % 6.00E % 4.00E % 2.00E E+00 ohne Bacoat 40 mit Bacoat 40 Ø E. Coli (n=5) 2.19E E+04 Ø S. aureus (n=2) 9.77E E % ohne Bacoat 40 mit Bacoat 40 E. Coli Diff. % 0.00 % % S. aureus Diff % % %

30 Einsatzbereiche von easy on Plus Wandbeschichtungen Industrie-Baugruppen Medizintechnische Apparate Gehäuse, Tastaturen Türklinken Sanitärräume Lebensmittelindustrie Lebensdauer: >10 Jahre Funktionalität: >10 Jahre

31 Nachhaltigkeit am Beispiel von Algen Problem: Fassaden mit Algenbefall Lösungsweg: Waschen der Fassade Desinfektion mit algentötendem Mittel Beschichtung mit SteroPur 40* * Ein Produkt der stc umwelt ag, Kölliken

32 Stand der Entwicklung 2010 Entwicklungsstand: Wandfarben (Dispersionen)* Organo-Silikatfarben* Epoxid-Anstriche (lösemittelhaltig) Epoxid-Silan-Beschichtung* PU-Systeme (lösemittelhaltig) PU-Systeme (wässerig)* Fluor-Acrylat (wässerig)* * am Markt eingeführt

33 Referenzen Wasch- und Produktionsräume in der Lebensmittel-Industrie Büros Laboratorien Fassaden

34 Marktpotenziale für hygienische Oberflächen Gestiegene Hygieneanforderungen stellen höhere Ansprüche an Produkte und deren Oberflächen. Multifunktionale Beschichtungen mit Bacoat 40 lassen sich in viele gängige Prozesse integrieren. Oberflächen im öffentlichen und Gesundheitsbereich, Klima- und Lüftungsanlagen, Automobil- Komponenten, Arztpraxen, Laboratorien, Privat- Haushalte, Küchen, Badezimmer,

35 Anwendungsbereiche Wohnräume Arztpraxen, Spitäler, Alters- und Pflegeheime Schulen, Kindergärten Öffentliche Räume Produktionsstätten Lagerräume usw.

36 Zusammenfassung Bacoat 40 erlaubt die Erzeugung permanent antimikrobieller Oberflächen. Die Wirksamkeit ist nachgewiesen gegen: -Bakterien -Viren - Schimmelpilze und sporen - Algen -Hefen

37 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!