Eine neue Plattform für nichttoxischen Anti-Biofouling-Beschichtungen durch Kombination der, photokatalytischen Eigenschaften von dotierten, nanostrukturiertern TiO2-Filmen mit Oberflächenreinigungs-Systemen aus flüssigkeits-infundierten porösen Oberflächen (SLIPS).

• Antragsteller: Professor Dr. Ben Fabry; Professor Dr. Patrik Schmuki
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442826449

Das unerwünschte Wachstum von Biofilmen auf Oberflächen ist ein grundlegendes Problem, das weite Implikationen in unserer Gesellschaft hat. So können Biofilme in Pipelines und Wärmetauschern Biokorrosionsphänomene auslösen. In der Medizin und Lebensmitteltechnik kann eine Anhäufung von schädlichen Bakterien die Ausbreitung von Infektionskrankheiten begünstigen und damit fatale Folgen haben. Der Bewuchs von Oberflächen mit Meeresorganismen führt in der Schifffahrt zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch und somit zu unnötigen CO2/SO2-Emissionen. Da Biofilme oft mit Antibiotika bekämpft werden, trägt dies zur Entwicklung multipler Arzneimittelresistenzen bei. Daher sind neue Ansätze erforderlich, um Biofouling zu verhindern. Hier soll ein naturinspiriertes Konzept untersucht werden: Omniphobe, rutschige, mit Flüssigkeit infundierte, poröse Oberflächen (SLIPS) wirken auf verschiedenste Flüssigkeiten und Mikroorganismen abweisend, verlieren jedoch ihre herausragenden Eigenschaften in Abhängigkeit der Expositionszeit. In diesem Forschungsprojekt schaffen wir eine neuartige multifunktionelle Plattform von Oberflächenbeschichtungen basierend auf der Kombination von photokatalytischen Antifouling-Eigenschaften von TiO2/WO3- Nanostrukturen im UV/Vis-Spektralbereich mit einem optimierten SLIPS-Ansatz. Es wird erwartet, dass diese Beschichtungen eine wesentlich erhöhte Lebensdauer haben, dies durch die Freisetzung von infundierter Flüssigkeit – damit können die Anti-Biofouling-Eigenschaften erheblich gesteigert werden. Es sollen laborbasierte biologische Untersuchungen durchgeführt werden, um die mehrstufige Haftung organischer Moleküle, Bakterien und Meeresalgen an den gezielt modifizierten Oberflächen zu evaluieren. Dies in Abhängigkeit der photokatalytischen Aktivität des Substrats, dem eingebrachten Schmiermittel und der Synergie zwischen diesen in Bezug auf die Antifouling-Effizienz. Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts ist die Erzeugung einer hocheffizienten Antifouling-Plattform, durch die neuartige Kombination zweier unterschiedlicher Oberflächenreinigungsansätze. Insgesamt wird nicht nur ein wesentlicher wissenschaftlicher Erkenntnisgewinn erwartet sondern das gewonnene Wissen kann auch erheblich zu realen Anwendungen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Alexander Tesler