|
An den Hohensteiner Instituten werden die Wirksamkeitstests
antimikrobieller Produkte und Oberflächen in modernsten
Laboratorien mit international anerkannten Testmethoden
durchgeführt.
|
Wirkprinzipien
Generell wird dabei zwischen passiven Materialien unterschieden, bei
denen die mikrobielle Besiedlung allein durch die Oberflächenstruktur
verhindert wird. Durch den so genannten Lotus-Effekt oder
mikrodomänenstrukturierte Oberflächen wird die Bakterienzelle selbst
nicht angegriffen, es wird lediglich das Anhaften der Mikroorganismen
an der Materialoberfläche verhindert. Gleiches gilt für Wasser- und
Schmutzstoffe, wodurch die Lebensbedingungen von Mikroorganismen
negativ verändert (antiadhäsive Wirkung) werden.
Dem gegenüber enthalten aktive antimikrobielle Materialien, deren
biozide Bestandteile, die Mikroorganismen an der Zellwand, im
Stoffwechsel oder in der Erbsubstanz (Genom) angreifen. Wenn ein
Wirkprinzip Mikroorganismen in ihrer Vitalität negativ beeinflusst,
bezeichnet man dies generell als antimikrobielle Aktivität. Gilt dies
nur für Bakterien bzw. Schimmelpilze spricht man von antibakterieller
bzw. antimykotischer Aktivität.
Das Ausmaß der Wirkung wird bei signifikanter Keimabtötung mit dem
Attributzid (tötend) oder -statisch bei wachstumshemmender Wirkung
gekennzeichnet. So bedeutet bakteriostatisch eine zeitabhängige
Wachstumshemmung auf eine bestimmte Bakterienpopulation, ohne dass
diese abgetötet wird. Bei Schimmelpilzen werden entsprechend die
Begriffe fungistatisch und fungizid verwendet.
Möglichkeiten und Grenzen
Die Wirksamkeit einer antimikrobiellen Oberfläche definiert sich über
die innerhalb der Kontaktzeit erreichte Keimreduktion. Diese wird in
log-Stufen angegeben, wobei eine log-Stufe jeweils der Reduktion der
Keime um eine Zehnerpotenz (log10) entspricht.
Je nach Anwendung der Materialien z. B. in Lebensmittel verarbeitenden
Betrieben oder Laboratorien ergeben sich unterschiedliche
Anforderungsprofile. Kunststoffoberflächen, die mit Lebensmitteln über
mehrere Tage in Kontakt kommen, sollten messbare Keimreduktionswerte
von ? 3 log-Stufen (= 99,9 %) aufweisen, bezogen auf eine Kontaktzeit
von 24 Stunden oder weniger.
Oberflächen, die z. B. im medizinischen oder mikrobiologischen Labor
zum Einsatz kommen, können auch mit höheren Reduktionswerten
ausgestattet sein. Das bedeutet, dass sie eine bestimmte Keimreduktion
in kürzerer Zeit erreichen bzw. grundsätzlich höhere Reduktionswerte
erzielen. Zu beachten ist dabei, dass die verwendeten antimikrobiellen
Substanzen grundsätzlich für Mensch und Umwelt toxikologisch
unbedenklich sein müssen. Außerdem müssen Sie so in das behandelte
Material eingebunden sein, dass sie nicht ausgasen und ein Auswaschen
ausgeschlossen ist. Letztlich muss gewährleistet werden, dass bei der
Entsorgung der behandelten Materialien, z. B. in
Müllverbrennungsanlagen, keine schädlichen Stoffe entstehen.
Wirksamkeitstests
Das antimikrobielle Wirkprinzip und -Maß müssen in jedem
Einsatzbereich den individuellen Erfordernissen angepasst werden.
Deshalb empfehlen sich praxisnahe Wirksamkeitstests bereits bei der
Entwicklung neuer Materialien und Produkte. Sicherheit bei der Auswahl
antimikrobieller Materialien bieten sowohl im gewerblichen wie auch im
privaten Bereich Zertifikate auf Basis neutraler Untersuchungen, wie
zum Beispiel das Hohensteiner Qualitätslabel.
Die Auswahl einer geeigneten Prüfmethode orientiert sich dabei an den
unterschiedlichen Wirkprinzipien und deren Ausmaß:
Agar-Diffusionstest
Der Agar-Diffusionstest entstammt der Antibiotikaforschung. Mit ihm
wird die minimale Hemmstoffkonzentration bestimmt, die nötig ist, um
Indikatorkeime am Wachstum zu hindern. Quantitative Aussagen sind auf
diesem Wege nicht möglich. Die zu überprüfenden Materialien werden auf
homogen mit Keimen beimpften Agar-Nährboden aufgelegt und im
Brutschrank inkubiert. Die keimfreie Zone (Hemmhof oder Halo) um das
aufgelegte antimikrobielle Material gibt Auskunft über dessen
Wirksamkeit.
Diese Testmethode ist hervorragend zur Überprüfung der Wirksamkeit
hochdiffuser antimikrobieller Wirkstoffe geeignet und nahezu
alternativlos für den Nachweis fungizider Wirkung. Mit dem
Agar-Diffusionstest lassen sich insbesondere textile Materialien wie
OP-Textilien, Berufskleidung für Lebensmittelbetriebe oder textile
Filter auf ihre antimikrobielle Wirkung hin überprüfen. Ein
wesentliches Funktionskriterium beim Agar-Diffusionstest ist der
Kontakt der Probe mit dem Agar und den Mikroorganismen. Um
vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, ist deshalb auch bei diesem
relativ einfachen Test eine sachkundige Durchführung notwendig.
Suspensionstest
Im Gegensatz zum Agar-Diffusionstest lassen sich mit dem Suspensions-
bzw. Challenge-Test quantitative Aussagen über die antimikrobielle
Wirksamkeit erzielen. Die zu prüfenden Materialien sowie entsprechende
Kontrollmaterialien gleicher Beschaffenheit, jedoch ohne
antimikrobielle Wirkung, werden mit definierten Testkeimsuspensionen
von gram-negativen und gram-positiven Keimen aufgebracht. Von einem
Teil der Proben wird sofort die Keimzahl bestimmt. Beim anderen Teil
erfolgt die Auszählung der Keime erst nach einer definierten Zeit im
Brutschrank. Beide Keimzahlen werden dann ins Verhältnis gesetzt und
davon die antimikrobielle Wirkung abgeleitet.
Die Veränderungen während der Inkubationszeit resultieren zum einen
aus der spezifischen antimikrobiellen Wirksamkeit des Materials, zum
andern auch durch die äußeren Einflüsse und Grundeigenschaften des
Prüfmaterials. Aus diesem Grund erfolgt der Vergleich mit den
Kontrollproben, bei denen nicht antimikrobiell ausgerüsteten
Testmaterialien den gleichen Einflüssen ausgesetzt wurden.
Um Verfälschungen z. B. durch Adsorptionseffekte bei Mikroorganismen
zu vermeiden, bedarf es auch bei dieser Testmethode großer Erfahrung
bei der Durchführung und Auswertung.
JIS L 1902:1998; JIS L 1902:2002
Diverse Testmethoden (Methode AATCC 100, SN 195924, XP G 39-010),
lassen keine Differenzierung zwischen antimikrobiellem Wirkstoff und
anderen Einflüssen, wie z. B. allgemeinen Materialeigenschaften zu.
International hat sich zur Beurteilung der antimikrobiellen Wirkung
deshalb die japanische Standardmethode JIS L 1902:1998 und JIS L
1902:2002 etabliert. Dabei werden Bakterien in der Nährlösung auf das
zu untersuchende Material aufgebracht und 18 Stunden bebrütet. Die
spezifische antimikrobielle Wirkung beruht auf der Differenz der
Keimzahlen auf diesen Proben im Vergleich zu Kontrollproben, bei denen
die Keime kurz zuvor aufgebracht wurden. Bei richtiger Anwendung
ermöglicht die japanische Norm konkrete Aussagen über die spezifische
antimikrobielle Wirkung des Materials und über die Gesamtwirkung in
Abhängigkeit von den Ausrüstung, Umgebung und Material.
Der Umfang der vorhandenen Nährstoffreserven ist entscheidend für die
Vitalität der untersuchten Keime und damit deren Möglichkeit, sich der
antimikrobiellen Wirkung zu widersetzen. Die Wissenschaftler der
Hohensteiner Institute haben deshalb in Zusammenarbeit mit weiteren
renommierten europäischen Forschungsinstituten eine Modifikation der
Testmethode entwickelt. Bei dieser stehen den Bakterien lediglich
minimale Nährstoffmengen während der Kontaktphase zur Verfügung. Die
Testergebnisse sind damit deutlich aussagekräftiger.
JIS Z 2801:2000
Für Hartplastik, Folien und Lackbeschichtungen stellt die so genannte
Filmkontaktmethode entsprechend einer weiteren japanischen Norm (JIS Z
2801:2000) eine besondere Variante dar. Der experimentelle Aufbau
entspricht der JIS L 1902:2002, allerdings wird nach Beimpfung der
Proben eine dünne Folie auf das Inokulum gedrückt, so dass sich die
Bakteriensuspension in einer möglichst dünnen Schicht auf dem Prüfling
verteilt. Damit werden die Bedingungen für antimikrobielle Oberflächen
zum Beispiel in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie realitätsnah
dargestellt.
|
