// SCINEXX — SPAZIO & SCIENZA
Licht steuert die Abgabe von Desinfektionsmittel in chronischen Wunden
Ein lichtempfindliches Nanomaterial kann das Wunddesinfektionsmittel Chlorhexidin gezielt und dosierbar freisetzen. Im Labor ließ sich die antibakterielle Wirkung gegen zwei typische Wundkeime über Dauer und Intensität der sichtbaren Beleuchtung steuern. Bis zu einem medizinischen Pflaster ist es jedoch noch weit, denn getestet wurde das System bisher nur in Zell- und Bakterienversuchen.
St. Gallen (Schweiz). Chronische Wunden können über Monate bestehen und müssen engmaschig versorgt werden. Besonders bei Diabetes können Durchblutungsstörungen und Nervenschäden die Heilung erschweren. Ein neues Material soll künftig helfen, antiseptische Wirkstoffe nur dann und in der Menge freizusetzen, in der sie tatsächlich gebraucht werden.
Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) um Dr. Luciano F. Boesel haben dafür Siliziumdioxid-Nanopartikel mit Chlorhexidin beladen. Boesel ist Corresponding Author der Studie. Eine lichtempfindliche Polymerhülle umgibt die Partikel und wirkt wie ein schaltbares Tor für den Wirkstoff.
Entscheidend sind sogenannte Donor-Acceptor-Stenhouse-Addukte, kurz DASA. Diese molekularen Fotoschalter verändern unter sichtbarem Licht ihre Struktur und damit die Eigenschaften der Polymerhülle. Im Versuch nutzte das Team grünes Licht mit 554 Nanometern Wellenlänge. Dadurch wurde die Hülle wasserfreundlicher und durchlässiger, sodass Chlorhexidin aus den Partikeln austreten konnte.
„Eingebaut in ein Pflaster, ermöglicht dieses System eine kontrollierte Wunddesinfektion. Der Zeitpunkt und die Dosis des freigesetzten Wirkstoffs lassen sich steuern, indem man die Dauer oder Intensität der Bestrahlung und die Wellenlänge des Lichts variiert“, erläutert Luciano Boesel.
Nach 30 Minuten Bestrahlung setzte das Material deutlich mehr Chlorhexidin frei als im Dunkeln. In wiederholten Hell-Dunkel-Zyklen zeigte sich zudem, dass die Freisetzung grundsätzlich an- und wieder abgeschaltet werden kann. Der Effekt war über einen für Wunden relevanten pH-Bereich hinweg nachweisbar, obwohl die Partikel bei längerer Beleuchtung schließlich zerfielen.
Ob die freigesetzte Menge biologisch wirksam ist, prüften die Forscher an Staphylococcus aureus und Escherichia coli. Nach einer Stunde Bestrahlung lag die Bakterienlast noch bei 59 beziehungsweise 51 Prozent der unbehandelten Kontrollen. Nach zwei Stunden sank sie auf sechs Prozent bei S. aureus und 23 Prozent bei E. coli. Im Dunkeln blieb die Bakterienlast dagegen nahezu unverändert.
Damit lässt sich die antimikrobielle Wirkung über die Belichtungsdauer beeinflussen. Gleichzeitig blieb die Lebensfähigkeit menschlicher Hautfibroblasten in den getesteten Konzentrationen über 70 Prozent. Das ist ein wichtiger Machbarkeitsnachweis, ersetzt aber keine Untersuchung an echten Wunden oder am Menschen.
„Am besten wäre es, wenn wir dieses neue System der lichtgesteuerten Wirkstoffabgabe mit einem Wundsensor kombinieren könnten, der laufend die Anzahl und Art der Bakterien bestimmt, die in der Wunde vorhanden sind“, ergänzt Luciano Boesel.
Ein solcher Sensor könnte langfristig bestimmen, welche Keime eine Wunde besiedeln und wann ein Wirkstoff nötig ist. Verschiedene Fotoschalter könnten dann theoretisch auf unterschiedliche Wellenlängen reagieren und mehrere Wirkstoffe separat freigeben. Das bisher untersuchte System enthält jedoch nur Chlorhexidin und wurde ausschließlich unter Laborbedingungen geprüft.