Nanosilberpartikel

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Nanosilver particles – Mechanisms of action and investigation of their possible interaction with tissues, cells and molecules. Definition of their relevant potential for intolerance

The objective of the project Nanosilver-Particles was to develop methods for the production of silver nanoparticles (AgNP) that can be safely introduced into a product whilst maintaining the intended. From different products consisting both of permanently embedded silver nanoparticles and of releasing, resorbable systems, detailed knowledge of the respective nanoparticles and nanomaterials was to be gained to exclude potential risks of application.

Different nanosilver-containing materials were developed to serve as model systems for three product types with silver nanoparticles:

  1. Organic base: Rapid short-term release of silver from e.g. collagen films
  2. Metallic base: Intermediate implants for osteosynthesis e.g. titanium screws or titanium plates
  3. Synthetic base: Permanent implants e.g. bone cement

Materials with different contents of silver nanoparticles were investigated to find the effective dose that enables a sufficient release and effectiveness of silver while having no toxic effect on the analysed cells. For that purpose, release profiles were analysed and the toxic effects on different cell types of the organism were determined. In addition to silver nanoparticles, conventional completely soluble silver salts were tested for comparison. Besides, the products’ antimicrobial efficiency was determined after simulated use to determine the possible duration of effect. Compatibility with the organism as well as a possible accumulation of the respective silver nanoparticles in organs were studied in limited animal experiments. No such accumulation was observed in the implants used.

The obtained results enable a better and more realistic assessment of the risk potential of silver nanoparticles and nanosilver-containing materials and allow safe assessment of the hazards when using these in medical products. According to the results, antimicrobially active nanosilver-containing medical products present a low risk to consumers while reducing the risk of implant-associated infections.

In the developed products, the silver nanoparticles show:

  • a good bactericidal effect
  • a good efficacy already at low dosages
  • a good incorporation in the tested materials without reducing the materials’ performance
  • no undesirable release during incorporation (this does not apply to resorbable products)
Grant Number: BMBF - FKZ 03X0103
Duration: 01.10.2010 - 30.09.2013 (extended to 31.03.2014)

Project Lead

Christoph Sattig, aap Biomaterials GmbH

Project Partners

aap Biomaterials GmbH
EXcorLAB GmbH
Rent-a-scientist GmbH
Justus-Liebig-University of Gießen
University Duisburg-Essen

Publications

2014

  • Pauksch, L., Hartmann S., Rohnke M., Szalay G., Alt V., Schnettler R., Lips K.S. (2014). "Biocompatibility of silver nanoparticles and silver ions in primary human mesenchymal stem cells and osteoblasts." Acta Biomater, 10(1): 439-449.

2013

  • Pauksch, L., Hartmann S., Szalay G., Alt V., Schnettler R., Lips K.S. (2013). "Biocompatibility of silver nanoparticles and silver ions in primary human mesenchymal stem cells and osteoblasts." Int J Biol Med Res, 4(4): 3719-3726.

2012

All available final scientific reports of the Nanosilver particles consortium can be accessed via the TIB Hannover website https://www.tib.eu/en/  
  • Rent-a-Scientist GmbH (2014). Nanosilberpartikel - Wirkmechanismen und Untersuchungen ihrer möglichen Interaktionen mit Geweben, Zellen und Molekülen : Definition ihres relevanten Unverträglichkeitspotentials; Schneider G.; Zach J., Rent-A-Scientist GembH; TIB Hannover
  • Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, FB 11, Justus-Liebig-Universität Gießen (2014). Einfluss von Silbernanopartikel und Silberionen auf die Zellen des Knochenumbaus in vitro sowie in vivo in standardisierten Tiermodellen : Abschlussbericht ; Laufzeit des Vorhabens: 01. Oktober 2010 bis 31. März 2014; LEU, JLU Gießen; FKZ 03X0103D; TIB Hannover

2014

  • Universitätsklinikum Gießen (2014). Projekt Nanosilberpartikel. Annual Meeting of the German Society for Biomaterials, November 2014, Dresden, Deutschland. [Poster]

  • Pillen M., H.-C. Flemming, J. Wingender (2014). The effect of silver nanoparticles on the viability of Pseudomonas aeruginosa biofilms. Biofilms 6-Konferenz, 11.-13.05.2014, Wien, Österreich. [Poster]

  • Pillen M., H.-C. Flemming, J. Wingender (2014). The viable but non-culturable state in Pseudomonas aeruginosa is induced by nanosilver. NanoMED 2014 - International Conference on Nanotechnology in Medicine, London, Großbritannien. [Vortrag]

2013

  • Universitätsklinikum Gießen (2014). Projekt Nanosilberpartikel. Annual Meeting of the German Society for Biomaterials, November 2014, Dresden, Deutschland. [Poster]
  • Sattig C. (2013). Minimierung des Besiedelungsrisikos von Implantaten durch Verwendung von Silbernanopartikeln. Auftaktveranstaltung Neue Potenziale für die Nanotechnologie in der Medizin, Hessen Nanotech, 04.12.2013, Frankfurt/Main, Deutschland. [Vortrag]
  • Gasquères C., Pauksch Linda, Devine E., Schneider G., Lips Katrin, Sattig C., Schnettler R., Zukowski D. (2013). Antibakterielle Beschichtung durch plasmaelektrolytische Oxidation. Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie, 28.-31. Oktober 2014, Berlin, Deutschland.
  • Lips KS, Hartmann S, Thormann U, Arcan F, Lampe A, Worm A, Pauksch L, Sommer U, Schnettler R (2014). Untersuchung der zellulären Effekte von Silbernanopartikel-dotierten Knochenersatzmaterialien im experimentellen Tiermodell der Ratte. BioNanoMaterials, Sept 2013, 15(S1):P063, p. S133 [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2014). Projekt Nanosilberpartikel. Annual conference of the International Giessen Graduate Center for Life Sciences (GGL), September 2013, Giessen, Deutschland [Poster]
  • Gasquères C. (2013). Antibacterial coating by plasma electrolytic oxidation. 32nd Annual meeting of the European Bone and Joint Infection Society, 12 - 14 September 2013, Prague, Czech Republic. [Vortrag] [No 27; page 396]
  • Universitätsklinikum Giessen (2014). Projekt Nanosilberpartikel. Section Retreat of the International Giessen Graduate Center for Life Sciences (GGL), Juli 2013, Giessen, Deutschland. [Poster]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2013). Medizinprodukte mit AgPURE™ Nanosilber Entwicklung, Industrielle Anwendung, Risikoforschung. Clustermeeting: Nanotechnologie für Medizinprodukte und Anwendungen in der Biotechnologie, 11. Jun 2013, IZB Planegg-Martinsried, Deutschland. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2013). Nanosilber-Produkte made in Bavaria. , Seminar: Nanotechnologie - Chancen und Risiken" - Hanns-Seidel-Stiftung, 26.01.2013, Kloster Banz, Deutschland. [Vortrag]
  • aap Biomaterials GmbH (2013). Projekt Nanosilberpartikel. 3. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 14.‐15. Januar 2013, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Pillen M., C. Rosengarten, H.-C. Flemming, J. Wingender (2013). Antimikrobielle Wirkung von Nanosilber auf Biofilme von klinisch relevanten Bakterien. 3. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 14.‐15. Januar 2013, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2013). Projekt Nanosilberpartikel. 3. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 14.‐15. Januar 2013, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2013). Projekt Nanosilberpartikel. 3. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 14.‐15. Januar 2013, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]

2012

  • Pauksch L, Hartmann S, Schnettler R, Lips KS (2012). The effect of silver nanoparticles and silver ions on bone cells. BioNanoMaterials 2012, Dez 2012, 13(1-4):V51, p. 59 [Vortrag]
  • Pillen M., H.-C. Flemming, J. Wingender (2012). The effect of silver nanoparticles on Pseudomonas aeruginosa biofilms. Biofilms 5 -Konferenz, 10.-12.12.2012, Paris, Frankreich. [Poster]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2012). Einsatz von Nanosilber für antimikrobielle und elektrisch leitfähige Applikationen. Fachtagung Nano-Additive Aktuelle und zukünftige Anwendungen, 20.11.2012, BAM, Berlin, Deutschland. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2012). Regulatory aspects of a nanostructured biocidal product in the EU. Nano-regulation and -policy with specific focus on nanosilver, 13.11.2012, Papiertechnische Stiftung (PTS), München, Deutschland. [Vortrag]
  • Universitätsklinikum Giessen (2012). Projekt Nanosilberpartikel. Annual Meeting of the German Society for Biomaterials, November 2012, Hamburg, Deutschland.[Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2012). Projekt Nanosilberpartikel. Annual conference of the International Giessen Graduate Center for Life Sciences (GGL), September 2012, Giessen, Deutschland. [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2012). Projekt Nanosilberpartikel. International conferences “Nanostructured Materials”, August 2012, Rhodos, Griechenland. [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2012). Projekt Nanosilberpartikel. Section Retreat of International Giessen Graduate Center for Life Sciences (GGL), August 2012, Giessen, Deutschland. [Poster]
  • aap Biomaterials GmbH (2012). Projekt Nanosilberpartikel. 2. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. März 2012, Frankfurt am Main Deutschland. [Poster]
  • Pillen M., H.-C. Flemming, J. Wingender (2012). Antimikrobielle Wirksamkeit von Nanosilber und Silbersalzen auf planktonische Bakterien und Biofilme. 2. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. März 2012, Frankfurt am Main Deutschland. [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2012). Projekt Nanosilberpartikel. 2. Clustertreffen NanoCare/NanoNature, 13. - 14. März 2012, Frankfurt am Main Deutschland. [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2012). Projekt Nanosilberpartikel. International Conference “Nanomaterials for Biomedical Technologies”, März 2012, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2012). AgPURE Nanosilber zur antiinfektiven Ausrüstung - Vorstellung von Kooperationsprojekten zur Entwicklung von Medizinprodukten mit Nanosilber. Innovationsworkshop EU-Projekt InTraMed-C2C, 19.01.2012, Universitätsklinikums Regensburg, Deutschland. [Vortrag]

2011

  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). AgPURE Nanosilber – ein antimikrobielles Additiv für die Textilindustrie. Hohenstein Nano-Forum 2011, 14.12.2011, Hohenstein Academy e.V. - Schloss Hohenstein, Deutschland. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). Erfahrungen mit Regelwerken  wie Biozid‐Richtlinie und REACh‐VO  aus der Sicht des Entwicklers und Herstellers eines innovativen Nanomaterials mit biozider Wirkung. Workshop SOFIA, 02.12.2011, Hochschule Darmstadt, Deutschland. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). AgPURE Nanosilver: Safety and regulatory aspects of a nanostructured biocidal product. NANOMATERIALS: RISKS, REGULATIONS & REWARDS, 07.-08.09.2011, Hotel Fira Palace Barcelona, Spanien. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). AgPURE™ Nanosilber für Medizinprodukte zur Vermeidung von Infektionen. OTTI-Fachforum – Implantate, 23. - 24.05.2011, Arvena Hotel Bayreuth, Deutschland. [Vortrag]
  • Devine, E., Rüth, M., Lemke, H.-D. (2011): Nanosilberpartikel - Ex vivo Charakterisierung von Nanosilberpartikeln in Wechselwirkung mit biologischen Systemen. 1. Clustermeeting NanoCare und NanoNature. 10.-11. Mai.2011, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Lips, K.S., Pauksch, L., Hartmann, S., Kreft, M., Schenttler, R., Alt, V. (2011): Einfluss von Silbernanopartikeln und Silberionen auf die Zellen des Knochenumbaus in vitro und in vivo. 1. Clustermeeting NanoCare und NanoNature. 10.-11. Mai.2011, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Pillen, A.M., Flemming, H.-C., Wingender, J. (2011): Antimikrobielle Wirksamkeit von Nanosilber und mögliche Resistenzbildung. 1. Clustermeeting NanoCare und NanoNature. 10.-11. Mai.2011, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Universitätsklinikum Giessen (2011). Projekt Nanosilberpartikel. 1. Clustermeeting NanoCare und NanoNature. 10.-11. Mai.2011, Frankfurt am Main, Deutschland. [Poster]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). Antimikrobielle Kunststoffoberflächen mit AgPURE Nanosilber. OTTI-Fachforum - Aktive Oberflächen und Schichtsysteme, 22.03.2011, Marriott Hotel Regensburg, Deutschland. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). Einsatz von AgPURE™ Nanosilber für infektionshemmende Kunststoffe. Verbandstreffen KIM IV, 28.02.2011, SKZ Würzburg, Deutschland. [Vortrag]
  • Rent-A-Scientist GmbH (2011). AgPURE Nanosilber. RLFB-Veranstaltung „Naturwissenschaftliche Vorträge im Rahmen der Kooperation Gymnasium – Hochschule/Universität“, 25.01.2011, Gymnasium Oberviechtach, Deutschland. [Vortrag]

2012

  • Dingeldein Elvira, Eliezer Amir, Gasquères Cyrille, Heimann Lydia (2012). PEO-Coating on MG Screws. US 2012/0150295. Offenlegung am 14.06.2012.
  • AAP Biomaterials, Dingeldein Elvira, Eliezer Amir, Gasquères Cyrille, Heimann Lydia, Wolfstaedter Marco (2012). Apatitbeschichtungen auf MG Schrauben. WO 2012/007181. Offenlegung am 19.01.2012.
  • AAP Biomaterials (2012). Kollagenhaltiges Flächengebilde. DE102012004842A1, 19.09.2013 (Prioritätsdatum)
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