Lichtgesteuertes Pflaster soll Desinfektionsmittel gezielt freisetzen
Marzena SickingChronische Wunden belasten Betroffene und das Gesundheitssystem gleichermaßen. Deshalb arbeiten Forschende der Empa an einem innovativen Material, das bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht Wirkstoffe freisetzt. Als Bestandteil eines Pflasters könnte diese Technologie die Wundbehandlung verbessern und den Weg für eine neue Generation intelligenter Wundtherapien ebnen.
Warum Wunden bei Diabetes chronisch werden
Der menschliche Körper ersetzt täglich Millionen alter Zellen durch neue. Diabetes mellitus kann diesen Prozess der Zellregeneration behindern. Ein unzureichend eingestellter Blutzuckerspiegel schädigt Blutgefäße und Nerven, wodurch die Füße schlechter durchblutet werden. Daraus kann sich ein diabetisches Fußsyndrom entwickeln. Bereits eine Druckstelle im Schuh kann dann eine Wunde verursachen.
Bei gesunden Menschen heilt eine solche Wunde in der Regel innerhalb von ein bis zwei Wochen aus. Bei Betroffenen kann sie jedoch chronisch werden. Von einer chronischen Wunde spricht man, wenn sie trotz adäquater, leitliniengerechter Behandlung nach vier Wochen keine Heilungstendenz zeigt oder nach zwölf Wochen noch nicht verschlossen ist.
In der Schweiz sind schätzungsweise rund 525 000 Menschen an Diabetes erkrankt, etwa 50 000 davon an Typ-1-Diabetes.
Hoher Aufwand für Praxen und Gesundheitssystem
Die Behandlung chronischer Wunden erfordert ein Team aus Dermatologen, Chirurgen und Pflegekräften. Nötig sind engmaschige Kontrollen und regelmäßige Verbandswechsel, die sich bei chronischen Wunden häufig über Monate bis zu einem Jahr erstrecken. Dieser personelle Aufwand macht chronische Wunden zu einer wirtschaftlichen Belastung für das Gesundheitswesen.
Wirkstoffabgabe per Licht
Ein Team um Luciano Boesel und Giorgia Giovannini von der Empa-Abteilung „Biomimetic Membranes and Textiles“ in St. Gallen hat dafür Siliziumdioxid-Nanopartikel mit dem Wunddesinfektionsmittel Chlorhexidin beladen. Anschließend beschichteten die Forschenden die Partikel mit einem Polymermantel, der molekulare Fotoschalter enthält.
So funktioniert das System laut Empa:
Bestrahlung mit sichtbarem LED-Licht verändert die Fotoschalter. Der Polymermantel quillt auf und wird wasserdurchlässiger, sodass Chlorhexidin austreten kann.
Wird das Licht ausgeschaltet, zieht sich der Mantel wieder zusammen und wird wieder wasserdicht. Die Wirkstoffabgabe stoppt.
Zeitpunkt und Dosis lassen sich über Dauer, Intensität und Wellenlänge des Lichts steuern.
Nach Angaben der Forschenden könnte die dosierte Abgabe das Risiko von Resistenzen verringern. Außerdem erwarten sie eine verbesserte Wirksamkeit und weniger Nebenwirkungen. Belege dafür aus klinischen Studien liegen bislang nicht vor.
Perspektive: Personalisierte Wundbehandlung
Die Partikel lassen sich nicht nur mit Chlorhexidin beladen, sondern auch mit anderen Wirkstoffen. Verschiedene Fotoschalter reagieren auf unterschiedliche Wellenlängen. Im Labor hat das Team solche Schalter bereits entwickelt. Damit ließe sich die Wunde gezielt mit dem Wirkstoff behandeln, der bei einem bestimmten Bakterienbefall nötig ist.
Dafür müsste das Pflaster mit einem Wundsensor kombiniert werden, der Anzahl und Art der Bakterien in der Wunde bestimmt. Die Empa hat einen solchen Sensor 2025 entwickelt. Boesel sieht einen Nachteil des heutigen Standards darin, dass Wunden meist unabhängig von der jeweiligen Besiedlung gleich versorgt werden.
Das System wurde bisher ausschließlich im Reagenzglas getestet. Für den klinischen Einsatz muss es weiterentwickelt werden. Die Forschenden stehen nach eigenen Angaben mit mehreren Kliniken in Kontakt, die Interesse haben. Gesucht werden zudem Doktorierende, die das System weiterentwickeln.
Quellen:idw online
EMPA