Entwicklung und Validierung neuartiger Oberflächenstrukturierungen mit dem Ziel, anti-(bio)-fouling Beschichtungen bereitzustellen

Biofilme spielen in vielen Bereichen eine wichtige Rolle. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind sie an über 60 % aller Infektionskrankheiten beteiligt. Wirtschaftliche Bedeutung haben Biofilme in zweierlei Hinsicht. Sie beeinträchtigen viele industrielle Prozesse durch Materialschädigung (Biofouling, mikrobielle Korrosion), durch Erhöhen des Energiebedarfs und Leistungsverminderung z. B. von Wärmetauschern sowie durch Kontamination von, für den Verzehr bestimmten Produkten. Andererseits wird ihr Potential als katalytische Biofilme in der Abwasserreinigung, in der mikrobiellen Erzlaugung und zunehmend in der Weißen Biotechnologie genutzt.
Wegen der komplexen Vorgänge in mikrobiellen Konsortien lässt sich das Verhalten eines Biofilms nur schwer abschätzen und beschreiben. Deshalb sind grundlegende Untersuchungen erforderlich.
Vor diesem Hintergrund wurde am Institut für Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik der TU Dresden eine flexible, modular aufgebaute Durchflusskammer etabliert. Geometrie und Höhe des Fluidikkanals sind je nach Anwendung veränderbar. Das sich in der Kammer ausbildende laminare Strömungsprofil ermöglicht Untersuchungen unter definierten Bedingungen und Einflussfaktoren wie die Sauerstoff- und Nährstoffverfügbarkeit können über die Medienzuführung gezielt beeinflusst werden.
So lassen sich das Adhäsionsverhalten von Mikroorganismen auf verschiedensten Materialien, auch auf opaken Oberflächen und das sich anschließende Biofilmwachstum detektieren. Dabei kann durch das Sichtfenster der Kammer auch über längere Zeiträume die Biofilmbildung direkt unter dem Fluoreszenzmikroskop im kontinuierlichen Durchfluss beobachtet werden.
Aus den generierten Daten werden wichtige Parameter, wie das Biomassevolumen oder die Wachstumsgeschwindigkeit, abgeleitet und für Simulationen genutzt.