Tetrapodales Zinkoxid (t-ZnO)

Tetrapodales Zinkoxid (t-ZnO) –
Innovation in der topischen,
antimikrobiellen Dermo-Therapie.

BESCHREIBUNG

Tetrapodales Zinkoxid (t-ZnO) ist ein hochreines Zinkoxid mit einer einzigartigen dreidimensionalen Tetrapoden-Morphologie. Die Partikel bestehen aus vier Armen (Länge ca. 10–100 µm), die von einem zentralen Kern ausgehen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen kugelförmigen ZnO-Partikeln entsteht dadurch:

  • Außergewöhnliche mechanische Stabilität
  • Hohe Porosität
  • Große reaktive Oberfläche mit exponierten Kristallfacetten
  • Verbesserte physikalisch-chemische Interaktion mit Mikroorganismen

Die spezielle Struktur verteilt mechanische Kräfte gleichmäßig und weist eine vergleichsweise große spezifische Oberfläche auf.

WIRKPRINZIP

Die „Virus-Falle“

Das Besondere an t-ZnO ist seine kombinierte physikalische und chemische Wirkweise, die zu einer effektiven Inaktivierung von Mikroorganismen beitragen kann.

Elektrostatische Bindung („Trapping“)

Durch Sauerstofffehlstellen besitzen die Tetrapoden eine nahezu gleichmäßig verteilte, positiv geladene Oberfläche. (Die Facetten der Spitzen sind dabei besonders reaktiv.) Viele Viren (z. B. Herpes- oder Hepatitis-Viren) besitzen negativ geladene Strukturen an der Oberfläche, wodurch sie am t-ZnO elektrostatisch binden und immobilisiert werden.

Mechanische Inaktivierung

Der direkte Kontakt von Mikroorganismen mit einem t-ZnO-Partikel führt meist zu einer Beschädigung deren Hülle. Zusätzlich werden die Mikroorganismen durch die im Nahfeld auftretenden ROS und Zinkionen geschädigt.

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS)

t-ZnO kann lokal begrenzt reaktive Sauerstoffspezies erzeugen, insbesondere:

  • Hydroxylradikale (.OH)
  • Superoxidradikale (.O2-)
  • Wasserstoffperoxid (H2O2)

Bemerkung: OH und O2 sind an sich nicht wirklich reaktiv. Meist wird in dem Kontext das Radikal von OH (.OH) und das Sauerstoffradikal (.O2-) genommen. H2O2 ist natürlich sehr reaktiv. Diese reaktiven Sauerstoffspezies führen zur Inaktivierung von Viren und Bakterien, ohne umliegendes Gewebe stark zu schädigen.

Freisetzung von Zn2+

Zinkionen können zusätzlich antivirale Mechanismen unterstützen und Replikationsprozesse hemmen.

Immunmodulation („ZinGuard®-Konzept“)

Untersuchungen haben Hinweise darauf gegeben, dass t-ZnO eine Immunstimulation hervorrufen kann.

Biologische Sicherheit

  • Breites therapeutisches Fenster
  • Geringere Zytotoxizität als ZnO-Nanopartikel
  • Selektiv wirksam gegen Pathogene
  • Förderung von Zellproliferation (0,5–2 %) und Wundheilung
PATENTE & SCHUTZRECHTE

Patente & Schutzrechte

Mehrere internationale Schutzrechte sichern Technologie und Anwendungen:

  • EP 2 550 241 B1 Zinkoxidmaterial
  • US 9,182,399 B2 Virus Traps
  • EP4274864B1
    Einsatz von t-ZnO als innovatives Grundierungsmaterial für Silikonoberflächen.
  • DE102020105849A1
    Polymerkomposite mit 0,03–0,5 % t-ZnO-Bruchstücken zur Erhöhung von ▪
    Zugfestigkeit und Spannungsrelaxation.
ANWENDUNGSBEREICHE

Anwendungsbereiche

Medizin

  • Antiviral nachgewiesen gegen Herpes-, Hepatitis-E- und Hepatitis-C-Viren.
    Die beschriebenen Wirkmechanismen deuten darauf hin, dass t-ZnO auch bei
    weiteren Viren als Virusfalle / Virus Trap fungiert.
  • Wundheilung
  • Antibakterielle Wundauflagen
  • Dermatologische Anwendungen (z. B. Ekzeme, Akne)
    Beispiel: Viroxal® Herpes Gel mit ZinGuard®

Hygiene

  • Keimreduzierende Oberflächen
  • Bioaktive Wundauflagen
  • Antimikrobielle Textilien
FORSCHUNG & PRODUKTION

Forschung und Produktion

Forschung

  • Über 15 Jahre intensive Forschung
  • Mehr als 50.000 Publikationen zu Zinkoxid allgemein
  • Zahlreiche spezifische Studien zur Tetrapoden-Morphologie, antimikrobiellen Eigenschaften und Biomedizin

Herstellung

Die Produktion erfolgt mittels Flammentransport-Synthese (FTS):

  • ca. 900 °C
  • keine zusätzlichen Chemikalien, Hilfsstoffe oder Zusätze
  • Reinheit bis 99,9 %
  • reproduzierbare Tetrapoden-Struktur

Für medizinische Anwendungen erfolgt die Herstellung unter GMP-Bedingungen
(Produktname: ZinGuard®).

NACHWEISE UND STUDIEN

Antivirale Wirksamkeit

Das Besondere an t-ZnO ist seine kombinierte physikalische und chemische Wirkweise,
die zu einer effektiven Inaktivierung von Mikroorganismen beitragen kann.

Antivirale Wirksamkeit

  • Physikalische Bindung von Herpesviren
  • Hemmung der Virusreplikation durch ROS und Zn2+
  • Wirksamer gegen Hepatitis-E- und -C-Viren als ZnO-Nanopartikel
  • Geringere Zytotoxizität gegenüber menschlichen Fibroblasten

Studienfazit

„Sowohl ZnO(NP) als auch ZnO(TP) zeigten starke
antivirale Aktivität gegen Hepatitis-E- und
Hepatitis-C-Viren, wobei letztere wirksamer
waren.“

Antibakterielle Wirkung und Wundheilung

  • Mechanische Membranschädigung
  • ROS-vermittelte Keimreduktion
  • Förderung von Immunantwort und Zellproliferation
  • Selektive Zytotoxizität mit höherer Sicherheit als Nanopartikel

Experteneinschätzung

Prof. Dr. Ulrich Mrowietz (UKSH) bestätigt einen
starken antiviralen Effekt bei gleichzeitiger
Förderung der Wundheilung“

ZUSAMMENFASSUNG

Zusammenfassung

Tetrapodales Zinkoxid (t-ZnO) vereint:

  • Einzigartige 3D-Tetrapoden-Struktur
  • Physikalische Virusbindung
  • Chemische Inaktivierung
  • Immunmodulierende Effekte
  • Hohe mechanische Stabilität
  • Gute Biokompatibilität

Damit stellt t-ZnO eine vielversprechende
Plattformtechnologie für Medizin, Hygiene und
technische Anwendungen dar – insbesondere in
der antiviralen topischen Dermo-Anwendung /
Dermo-Therapie.

4.ZINCBIG
4.ZINCPOSITIV
4.ZINGUARD