Antimikrobielle (AM) Werkstoffe und Systeme sind so ausgelegt, dass sie das Wachstum oder die Vitalität von Mikroorganismen wie Bakterien, Pilzen oder Viren hemmen oder diese abtöten. In der Werkstofftechnik resultiert die antimikrobielle Funktion entweder aus intrinsischen Materialeigenschaften (z.B. Kupferlegierungen) oder aus der Integration antimikrobieller Wirkstoffe in oder auf das Werkstoffsystem.

Chemische antimikrobielle Wirkstoffe umfassen insbesondere Metallionen (z.B. Ag⁺, Cu²⁺, Zn²⁺), organische Biozide und teilweise auch freigesetzte pharmazeutische Wirkstoffe (z.B. Antibiotika in lokal wirkenden Implantatbeschichtungen). Die Wirkmechanismen reichen von Membrandestabilisierung und Protein-/DNA-Schädigung bis zur Störung metabolischer Prozesse. Für die Werkstoffauslegung sind Freisetzungskinetik, Bindungszustand im Matrixwerkstoff, Diffusion und Alterungsstabilität entscheidend.

Physikalische antimikrobielle Wirkung basiert auf oberflächenstrukturellen und -energetischen Effekten, etwa nanostrukturierten, mechano-bakteriziden Oberflächen, die Zellmembranen mechanisch schädigen, oder superhydrophoben Oberflächen, die mikrobielle Adhäsion reduzieren. Solche Ansätze ermöglichen antimikrobielle Funktion ohne kontinuierliche Wirkstofffreisetzung und sind daher regulatorisch und toxikologisch attraktiv.

Antimikrobielle Kupferoberflächen stellen ein prominentes Beispiel intrinsisch wirksamer Werkstoffe dar; hier führen Cu-Ionen-Freisetzung, ROS-Bildung und Membranschädigung zu schneller Inaktivierung von Mikroorganismen.

Für technische Anwendungen – von medizinischen Implantaten über Kontaktflächen im Gesundheitswesen bis zu Verpackungsmaterialien – sind neben Wirksamkeit auch Biokompatibilität, Resistenzentwicklung, Langzeitstabilität und prozesskompatible Herstellung zentral. Eine präzise Charakterisierung der antimikrobiellen Mechanismen ist Voraussetzung für eine reproduzierbare, normgerechte Bewertung und für das Design neuer antimikrobieller Werkstoffsysteme.