Ziel der Entwicklung
Weltweit sind Infektionskrankheiten eine der häufigsten Todesursachen. Dabei entfällt ein großer Anteil der damit in Verbindung stehenden Todesfälle auf Infektionen der Atemwege, insbesondere Entzündungen der Lunge, des Magen-Darm-Trakts sowie AIDS, Tuberkulose und Malaria. Auch die aus sog. Zoonosen resultierenden Krankheitsbilder bilden einen immer größer werdenden Anteil. Bisher konnten Infektionskrankheiten mit Arzneistoffen wie Antibiotika und Virustatika therapiert oder mittels Desinfektionsmitteln und Antiseptika sowie Impfstoffen verhindert bzw. eingedämmt werden. Durch die zunehmende Globalisierung wird aber auch die Verbreitung der Krankheitskeime beschleunigt, sodass über zusätzliche alternative Wege bei der Bekämpfung der Krankheitskeime nachgedacht werden muss, um diese beschleunigte Verbreitung zu verlangsamen.
Die Zielstellung des Projektes beinhaltete die Entwicklung von antiviralen Permanentbeschichtungen für Alltagsgegenstände. Aufbauend auf dem wissenschaftlichen Kenntnisstand sollen im Gegensatz der meist monomeren quartären Ammoniumverbindungen (QAVs) antiviral hochwirksame Polymere insbesondere gegen behüllte Viren synthetisiert werden. Die neuen Polymere sollen mit speziell substituierten quartären Ammoniumverbindungen am Polymerrückgrat funktionalisiert werden und so effektiv die Membranhülle der Viren z. B. von SARS-, Herpes-Influenza- oder HI- oder Ebola-Viren zerstören können. Der Vorteil liegt dabei zum einen in der erhöhten Anzahl an kationischen Gruppen für eine verstärkte Wechselwirkung mit der Lipidmembran von Viren. Zum anderen können die Polymere ggf. durch zusätzliche gezielte Funktionalisierung stärker auf Oberflächen haften. Damit eignen sie sich zur Beschichtung von Alltagsgegenständen, die auf diese Weise eine länger anhaltende antiviralen Ausrüstung zeigen, um z. B. Schmierinfektionen durch Kontakt oder Aerosolanhaftung zu vermeiden bzw. stark zu verringern. Weiterhin ist eine Anwendung dieser Polymere als hochwirksame antivirale Desinfektionslösung mit Langzeiteffekt und auch zur Bekämpfung von Bakterien und ggf. Pilzen denkbar.
Vorteile und Lösungen
In dem Projekt konnte gezeigt werden, dass quartäre Ammoniumverbindungen mit zwei langen Alkylketten generell eine antivirale Aktivität aufweisen und diese Polymere sich an verschiedene Oberflächen anbinden lassen. Dabei bleibt die antivirale Aktivität auch nach längerer Lagerung bzw. nach Beanspruchung bestehen. Es hat sich aber auch gezeigt, dass die Beschichtungen keine globale Wirkung gegenüber Viren besitzen, sondern dass unterschiedliche Viren unterschiedlich auf die Polymere reagieren.
Im Rahmen des Projekts konnte bei INNOVENT erfolgreich eine antivirale Testung mit zwei Phagen (Phi6 und T-7) etabliert werden. Die hergestellten Polymere zeigten eine antivirale Aktivität gegen den Phi6-Phagen, was anhand durchgeführter Tests bestätigt werden konnten.
Weiterhin wurde die antivirale Aktivität der Polymerbeschichtungen gegenüber humanen Viren (einem Herpes-simplex-Virus 1 (HSV-1), einem humanen Varizella-Zoster-Virus (VZV) und einem Influenza-A-Virus (H3N8)) untersucht. Hier erwies sich nur eine Polymerbeschichtung gegenüber dem Herpes-simplex-Virus 1 (HSV-1) als wirksam.
Auch die antibakterielle Wirksamkeit der Beschichtungen wurde an S. aureus und E. coli überprüft und nachgewiesen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die potenziellen Anwendungsfelder für antivirale Beschichtungen überstreichen nahezu alle Bereiche unseres Lebens. Die im Vorhaben geplante Entwicklung einer neuartigen antimikrobiellen Beschichtung soll zunächst verstärkt im öffentlichen Bereich Anwendung finden. Hierzu werden die Geschäftsfelder „Transport & Verkehr“, „öffentliche Gebäude & Sanitäranlagen“ und „Textilien“ sowie „Spezialgläser“ definiert.
Mit den durchgeführten Untersuchungen sind fundierte Grundlagen für die zielgerichtete Weiterentwicklung antiviraler Beschichtungssysteme gesetzt worden. Bereits im Projektverlauf lagen Interessenbekundungen von Firmen vor, die Interesse an Ergebnissen aus dem Projekt geäußert haben und mit den Beschichtungen ihr eigenes Portfolio weiterentwickeln wollen. Für diesen Wissenstransfer bietet INNOVENT den Unternehmen eine enge Zusammenarbeit an. Diese erstreckt sich von - über den Projektrahmen hinaus - weiterführenden Arbeiten für die antivirale Testung, die Optimierung der Beschichtung bis hin zum Markteintritt. Im Rahmen der Produktüberführung können dazu Musterproben für weitere Anwendungsgebiete hergestellt werden. Außerdem vermag INNOVENT, die Firmen mit relevanten Tests bei der Erstellung von Produkt- und Sicherheitsdatenblättern zu unterstützen. Somit begleitet INNOVENT die Unternehmen unter anderem durch die Festlegung von wichtigen Produktspezifikationen und notwendigen Prüfverfahren bei der weiteren Entwicklung bis hin zur Markteinführung der Produkte.
Der wirtschaftliche Effekt aus dem Vorhaben ergibt sich für INNOVENT aus der Einnahme von Lizenzgebühren und der Einwerbung von industriellen Forschungsaufträgen auf Grundlage der durch die Bearbeitung dieses Projektes erzielten Ergebnisse. Hier sind bspw. sowohl Forschungsaufträge interessierter Unternehmen eingeschlossen, die sich aus der Weiterentwicklung der geplanten Beschichtungen bis zur Marktreife nach Abschluss des Vorhabens ergeben, als auch Aufträge, die auf der Grundlage des im Projekt erworbenen Know-hows eingeworben werden können.
