Pathogene sind Mikroorganismen oder biologische Agenzien (z.B. Bakterien, Viren, Pilze, Parasiten, Prionen), die in einem Wirt Erkrankungen auslösen können. Für die werkstofforientierte Forschung sind sie vor allem relevant, weil sie an der Grenzfläche zwischen biologischem System und technischer Oberfläche interagieren und dadurch sowohl Gesundheitsrisiken als auch materialbezogene Schäden verursachen.

Wesentliche Aspekte sind die Adhäsion von Pathogenen an Oberflächen, die Ausbildung von Biofilmen und die Resistenzentwicklung. Biofilme verändern lokale pH-Werte, Sauerstoffkonzentrationen und Ionenzusammensetzung und können so Korrosionsprozesse (mikrobiell beeinflusste Korrosion, MIC) an Metallen, Polymeren und Verbundwerkstoffen induzieren oder verstärken. In Medizinprodukten (z.B. Implantate, Katheter) sind pathogene Biofilme eine zentrale Ursache nosokomialer Infektionen.

Für die Entwicklung neuer Werkstoffe stehen daher antimikrobielle bzw. antiadhäsive Oberflächen im Fokus. Strategien umfassen die Freisetzung biozider Spezies (z.B. Silber‑Ionen), kontaktaktive Beschichtungen (kationische Polymere) und physikalische Strukturierung im Mikro‑/Nanobereich, um Anlagerung und Überleben von Pathogenen zu minimieren. Gleichzeitig müssen Biokompatibilität, chemische Stabilität und regulatorische Anforderungen berücksichtigt werden.

Die Charakterisierung pathogen‑Material‑Interaktionen erfordert interdisziplinäre Methoden: Oberflächenanalytik (z.B. XPS, AFM), mikrobiologische Tests (Koloniebildung, Minimal Hemmkonzentration), Bildgebung (Konfokalmikroskopie) und Modellierung von Transport‑ und Adhäsionsprozessen. Ein tiefes Verständnis dieser Zusammenhänge ist Voraussetzung für sichere, langlebige Komponenten in Medizintechnik, Wasseraufbereitung, Lebensmitteltechnik und anderen bioexponierten Anwendungen.