Beschichtung von PEO Fasermatten

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Tabelle 3-6: Verarbeitungsbedingungen von.

Probe E / kV d / cm Durchfluss / mL h^-1 rel. Luftfeuchte / % Temperatur / °C

MG260907b 15 20 0,51 55 22

Es wurden drei Proben mit einer Spinnzeit von jeweils 20 Minuten auf Rahmen, sowie eine Probe mit einer Spinnzeit von 30 Minuten auf Aluminiumfolie hergestellt.

Die Proben auf den Rahmen wurden, um eine Beschichtung von beiden Seiten zu gewährleisten, auf der Seite liegend in die Beschichtungskammer gegeben. Die auf Aluminiumfolie gesponnene Probe wurde von der Folie abgenommen und Stücke von ca.

1 cm² auf einen Objektträger aufgeklebt. Die verwendete Menge [2,2]-Paracyclophan (DPX-N) betrug 2,17 g, was in einer Schichtdicke von 1 µm (DEKTAK) resultierte.

Abbildung 3-1 stellt die beschichteten Vliese den unbeschichteten gegenüber.

Die Beschichtung der Oberfläche des Vlieses erschien homogen. Vor allem beim Vergleich von A und C zeigt sich sehr deutlich die Zunahme des Faserdurchmessers durch die PPX Beschichtung. Auch scheint die Oberfläche keine Defekte, wie unbeschichtete Stellen aufzuweisen.

Um das Verhalten der Faservliese gegenüber Nährlösung zu untersuchen, wurden Proben der Vliese in Nährlösung eingebracht. Hierbei wurden die auf Rahmen gesponnenen Proben direkt in die Lösung gegeben. Die unter Zuhilfenahme des Objektträgers beschichteten Proben wurden vorsichtig vom Träger abgenommen und zusammen mit dem Klebeband in die Lösung gegeben, um die PPX Schicht nicht zu beschädigen. Die Proben wurden in individuellen Gefäßen inkubiert, wobei die rahmenlosen Proben mit 150 U min^-1 geschüttelt wurden.

Alle Proben zeigten ein starkes Wachstum von M. luteus, was nahe legt, dass zumindest einige lebende Bakterien in der Lage waren das Faservlies zu verlassen und sich in der Nährlösung zu vermehren. Aus diesem Grund wurden die Faservliese dem Nährmedium

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Abbildung 3-1: PEO Faservliese MG260907b vor und nach der Beschichtung mit PPX. Die Abbildungen A und B zeigen das Vlies vor dem Beschichten. Die Abbildungen C und D zeigen das Vlies nach der Beschichtung mit PPX.

Auch nach der Inkubation im Nährmedium und anschließendem Spülen waren keine Beschädigungen der PPX Oberfläche zu erkennen. Die Bakterien enthaltenden Verdickungen in den einzelnen Fasern schienen intakt zu sein. Wie auf den Aufnahmen C und D in Abbildung 3-2 zu erkennen ist, bildete sich offenbar auf Teilen des Vlieses ein Biofilm aus. Bedingt durch das Aussehen der Bakterien in Aufnahme D, sowie durch Ausplattieren und anschließende mikroskopischen Untersuchungen der Nährlösungen kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei den Bakterien um M. luteus handelte. Eine eventuelle Kontamination im Zuge der Versuchsdurchführung kann somit so gut wie ausgeschlossen werden.

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Abbildung 3-2: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen der Faservliese MG260907b nach der Inkubation in Nährmedium. A und B zeigen die Verdickungen, C und D Bakterien, die sich auf dem Vlies festgesetzt hatten.

Es wurde ein Experiment entworfen, um die Durchlässigkeit von PPX Filmen gegenüber Bakterien näher zu untersuchen. Hierzu wurde eine Apparatur verwendet, wie sie in Abbildung 3-3 gezeigt wird.

Die Apparatur enthielt zwei Kammern, die durch eine PPX Membran voneinander getrennt werden konnten. In der oberen Kammer befand sich steriles Nährmedium, in der unteren Kammer eine Flüssigkultur von M. luteus. Der verwendete PPX Film wurde durch Beschichten eines Glasobjektträgers und anschließendes Ablösen im Wasser hergestellt.

Die Dicke betrug 1,1 µm. Nach dem Befüllen der Apparatur unter sterilen Bedingungen wurde sie verschlossen und bei 37 °C mehrere Tage inkubiert. Die obere, das sterile

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Bakterienwachstum auf. Es kann also davon ausgegangen werden, dass ein durch Gasphasenabscheidung hergestellter PPX Film in unbeschädigtem Zustand keine Durchlässigkeit für Bakterien aufweist.

Steriles Nährmedium

Bakterien in Nährmedium PPX Film

Abbildung 3-3: Experiment zur Untersuchung der Durchlässigkeit von PPX Filmen für Bakterien.

Das mit Bakterien versetzte Nährmedium ist vom sterilen durch den PPX-Film getrennt.

Um die Herkunft der in der Nährlösung wachsenden Bakterien näher zu untersuchen, wurden erneut PEO Vliese mit M. luteus mit PPX beschichtet. Zur Herstellung der Probe MG281107 wurde das Sediment einer 48 Stunden Kultur von M. luteus verwendet, das mit einem 50 mmol L^-1 Kaliumphosphatpuffer pH = 7 gewaschen worden war. Die verwendet Spinnlösung, sowie die Verarbeitungsbedingungen waren analog MG260907b. Das Fasevlies wurde auf einem antihaftbeschichteten Papier aufgefangen. Es wurden sechs Proben von MG281107 zur Beschichtung vorbereitet. Hierzu wurden jeweils drei Proben auf einem Objektträger fixiert. In einem ersten Durchgang wurden alle sechs Proben beschichtet. Hierzu wurden 2,1 g [2,2]-Paracyclophan eingesetzt, was in einer Filmdicke von 1,7 µm resultierte (MG281107a). Drei der sechs Proben wurden erneut unter Einsatz von 2,0 g [2,2]-Paracyclophan beschichtet, wonach die PPX Schicht eine Gesamtdicke von 3,2 µm aufwies (MG281107b). Nach der Entfernung einer der Proben auf jedem Objektträger für rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen, wurden die verbleibenden Proben samt dem Objektträger in 60 mL steriles Nährmedium gegeben. Dies diente dazu, eventuelle Beschädigungen der PPX Oberfläche während des Ablösens der Proben zu vermeiden. Nach einer Inkubationszeit von 24 Stunden wies das Nährmedium in

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beiden Gefäßen eine starke Trübung auf, was auf ein Wachstum von Bakterien hindeutete.

Zudem zeigte sich, dass sich der PPX Film zu großen Teilen vom Objektträger abgelöst hatte und sich nun Flüssigkeit zwischen Glas und PPX befand. Die Bakterien, die die Trübung verursachten, konnten mikroskopisch als M. luteus identifiziert werden, was als Beleg für ein Austreten von Bakterien aus den beschichteten Faservliesen gewertet werden konnte.

Die rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen der nicht dem Nährmedium ausgesetzten Proben, wiesen einige Auffälligkeiten auf. Abbildung 3-4 zeigt die die beiden Proben MG281107a und MG281107b gegenübergestellt. Die unterschiedlich starke Beschichtung der Vliese mit PPX ist deutlich zu erkennen. Die Oberfläche erscheint intakt, es sind keine Bakterien auf der Oberfläche zu sehen, die ein Wachstum auslösen könnten.

Auf einigen Aufnahmen waren jedoch auch Strukturen, wie sie in Abbildung 3-5 gezeigt werden zu sehen. Sowohl MG281107a, als auch MG281107b wiesen Risse in der PPX Oberfläche auf. Die Aufnahmen A und C zeigen die Defektstellen in niedriger Vergrößerung. Die rot markierten Defektstellen werden in den Abbildungen B und D vergrößert dargestellt. Zudem sind auf der Aufnahme C lochartige Strukturen in der PPX Oberfläche zu erkennen.

Es kann also davon ausgegangen werden, dass die PPX Beschichtung der Vliese mit darin immobilisierten Bakterien nicht ohne Defekte in der Oberfläche ist. Wird ein solches beschichtetes Vlies einer Flüssigkeit, beispielsweise einer Nährlösung ausgesetzt besteht die Möglichkeit, dass sich die bereits vorhandenen Defektstellen erweitern und Bakterien aus dem Inneren freigesetzt werden können. Ein weiteres Problem, das bei einem Aussetzen des Vlieses an ein Medium, das eine genügende Konzentration von Nährstoffen enthält besteht, dürfte das Wachstum der Bakterien im Vlies sein. So belastet eine Vermehrung von M. luteus im Vlies dessen Stabilität erheblich. Die Gram-positiven M. luteus weisen einen Innendruck von 20 Atmosphären auf, dürften also in der Lage sein, die PPX Beschichtung bei ihrer Vermehrung durch die damit verbundene Volumenzunahme erheblich mechanisch zu belasten.

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Abbildung 3-4: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von MG281107a und MG281107b. A zeigt die mit 1,7 µ m PPX beschichtete Probe, B die mit 3,2 µm beschichtete. Die unterschiedliche Dicke der Beschichtung ist deutlich zu erkennen.

Abbildung 3-5: Defektstellen in der PPX Beschichtung von MG281107a und MG281107b. Die auf den Aufnahmen A und C rot markierten Beschädigungen in der Beschichtung werden auf den Aufnahmen B und D vergrößert dargestellt.

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