Wundauflage erkennt Infektion durch pH-Wert-Änderung

Forschende der Universität Linköping in Schweden haben einen Wundverband aus Nanocellulose entwickelt, der frühe Anzeichen einer Infektion erkennen kann, ohne den Heilungsprozess zu beeinträchtigen. Ihre Studie, die in der Zeitschrift Materials Today Bio veröffentlicht wurde, ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zu einer verbesserten Wundversorgung.

Eine Wunde stört die normale Funktion der Haut und es kann sehr lange dauern, bis sie heilt. Wird die Wunde nicht richtig behandelt, kann dies für den Patienten sehr schmerzhaft sein und im schlimmsten Fall zum Tod führen. Außerdem stellen schwer heilende Wunden eine große Belastung für die Gesellschaft dar, denn sie machen etwa die Hälfte aller Kosten in der ambulanten Pflege aus.

Schmerzhaften Verbandswechsel vermeiden

Bei der traditionellen Wundversorgung werden die Verbände regelmäßig gewechselt. Um zu prüfen, ob die Wunde infiziert ist, muss das Pflegepersonal den Verband anheben und anhand des Aussehens und von Tests eine Beurteilung vornehmen. Dies kann schmerzhaft sein und die Wundheilung stören. Außerdem steigt das Infektionsrisiko jedes Mal, wenn die Wunde freigelegt wird. Forschende der Universität Linköping haben nun in Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Universitäten Örebro und Luleå eine Wundauflage aus Nanocellulose entwickelt, die frühe Anzeichen einer Infektion erkennen kann, ohne den Heilungsprozess zu stören.

„Die Möglichkeit, sofort zu sehen, ob sich eine Wunde infiziert hat, ohne den Verband abnehmen zu müssen, eröffnet eine neue Art der Wundversorgung, die zu einer effizienteren Pflege führen und das Leben von Patienten mit schwer heilenden Wunden verbessern kann. Außerdem kann dadurch der unnötige Einsatz von Antibiotika verringert werden“, sagt Daniel Aili, Professor in der Abteilung für Biophysik und Bioengineering an der Universität Linköping.

Farbänderung zeigt Infektion an

Der Verband besteht aus engmaschiger Nanocellulose, die das Eindringen von Bakterien und anderen Mikroben verhindert. Gleichzeitig lässt das Material Gase und Flüssigkeit passieren, was für die Wundheilung wichtig ist. Der Gedanke dahinter ist, dass der Verband, wenn er einmal angelegt ist, während des gesamten Heilungsprozesses an der Wunde bleibt. Sollte sich die Wunde infizieren, wird der Verband seine Farbe ändern.

Nicht infizierte Wunden haben einen pH-Wert von etwa 5,5. Bei einer Infektion wird die Wunde zunehmend basisch und kann einen pH-Wert von 8 oder sogar höher haben. Das liegt daran, dass die Bakterien in der Wunde ihre Umgebung verändern, um ihre optimale Wachstumsumgebung zu finden. Ein erhöhter pH-Wert in der Wunde kann lange vor Eiter oder einer Rötung festgestellt werden.

Um den erhöhten pH-Wert in der Wundauflage sichtbar zu machen, verwendeten die Forscher Bromthymolblau (BTB), einen Farbstoff, der bei einem pH-Wert über 7 seine Farbe von Gelb nach Blau ändert. Damit BTB in der Wundauflage verwendet werden kann, ohne beeinträchtigt zu werden, wurde es auf ein Siliziumdioxidmaterial mit Poren von nur wenigen Nanometern Größe aufgebracht. Das Siliziumdioxid konnte dann mit dem Verbandmaterial kombiniert werden, ohne die Nanocellulose zu beeinträchtigen. Das Ergebnis ist ein Wundverband, der sich bei einer Infektion blau färbt.

Lipopeptide sollen Bakterien ohne Antibiotikaeinsatz abtöten

Wundinfektionen werden häufig mit Antibiotika behandelt, die sich im ganzen Körper ausbreiten. Wenn die Infektion jedoch in einem frühen Stadium erkannt wird, kann eine lokale Behandlung der Wunde ausreichen. Aus diesem Grund entwickelt das Team an der Universität Örebro auch antimikrobielle Substanzen auf der Grundlage sogenannter Lipopeptide, die alle Arten von Bakterien abtöten.

„Der Einsatz von Antibiotika macht Infektionen immer problematischer, da multiresistente Bakterien immer häufiger werden. Wenn wir die antimikrobielle Substanz mit dem Verband kombinieren können, minimieren wir das Infektionsrisiko und reduzieren den übermäßigen Einsatz von Antibiotika“, sagt Aili.

Laut Aili ist die neue Wundauflage und die antimikrobielle Substanz Teil der Entwicklung einer neuen Art der Wundbehandlung in der ambulanten Pflege. Da jedoch alle Produkte, die in der medizinischen Versorgung eingesetzt werden sollen, strenge und teure Tests durchlaufen müssen, wird es seiner Meinung nach noch fünf bis zehn Jahre dauern, bis sie dort verfügbar sind.

Beide Studien sind Teil des HEALiX-Forschungsprojekts, das von der schwedischen Stiftung für strategische Forschung finanziert wird und zum Ziel hat, eine neue Art der Wundbehandlung zu entwickeln. Finanziert wurde das Projekt unter anderem von der schwedischen Regierung, dem Strategic Research Area in Materials Science on Functional Materials (AFM) an der Universität Linköping, Vinnova, der Knut und Alice Wallenberg Stiftung und dem Schwedischen Forschungsrat.