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Spatial Period of Laser-Induced Surface Nanoripples on PET Determines Escherichia coli Repellence

  • Bacterial adhesion and biofilm formation on surfaces are associated with persistent microbial contamination, biofouling, and the emergence of resistance, thus, calling for new strategies to impede bacterial surface colonization. Using ns-UV laser treatment (wavelength 248 nm and a pulse duration of 20 ns), laser-induced periodic surface structures (LIPSS) featuring different submicrometric periods ranging from ~210 to ~610 nm were processed on commercial poly(ethylene terephthalate) (PET) foils. Bacterial adhesion tests revealed that these nanorippled surfaces exhibit a repellence for E. coli that decisively depends on the spatial periods of the LIPSS with the strongest reduction (~91%) in cell adhesion observed for LIPSS periods of 214 nm. Although chemical and structural analyses indicated a moderate laser-induced surface oxidation, a significant influence on the bacterial adhesion was ruled out. Scanning electron microscopy and additional biofilm studies using a pili-deficient E.Bacterial adhesion and biofilm formation on surfaces are associated with persistent microbial contamination, biofouling, and the emergence of resistance, thus, calling for new strategies to impede bacterial surface colonization. Using ns-UV laser treatment (wavelength 248 nm and a pulse duration of 20 ns), laser-induced periodic surface structures (LIPSS) featuring different submicrometric periods ranging from ~210 to ~610 nm were processed on commercial poly(ethylene terephthalate) (PET) foils. Bacterial adhesion tests revealed that these nanorippled surfaces exhibit a repellence for E. coli that decisively depends on the spatial periods of the LIPSS with the strongest reduction (~91%) in cell adhesion observed for LIPSS periods of 214 nm. Although chemical and structural analyses indicated a moderate laser-induced surface oxidation, a significant influence on the bacterial adhesion was ruled out. Scanning electron microscopy and additional biofilm studies using a pili-deficient E. coli TG1 strain revealed the role of extracellular appendages in the bacterial repellence observed here.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Anja RichterORCiD, G. Buchberger, D. Stifter, J. Duchoslav, Andreas HertwigORCiD, Jörn BonseORCiD, J. Heitz, Karin Schwibbert
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Nanomaterials
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen
6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.2 Material- und Oberflächentechnologien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Jahrgang/Band:11
Ausgabe/Heft:11
Erste Seite:3000
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Biofilm formation; Biomimetic; Cell appendages; F pili; Laser processing; Laser-induced periodic surface structures (LIPSS); Polyethylene terephthalate
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Nano
Umwelt
Umwelt / Umwelt-Material-Interaktionen
DOI:10.3390/nano11113000
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-537431
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:17.11.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:06.12.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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