Grünes Licht für smarte Pflaster

Ein internationales Forscherkonsortium entwickelt ein individualisiertes Gelpflaster, das mit grünem Licht aktiviert wird und im 3D-Drucker gefertigt werden kann. Das smarte Pflaster soll die Heilung chronischer Wunden beschleunigen.

Durchblutungsstörungen, eine Diabetes-Erkrankung oder Dekubitus können zu chronischen Wunden führen, die auch nach Wochen nicht abheilen. Wirkungsvolle Behandlungsmöglichkeiten gibt es kaum. Ein Forschungsteam des Instituts für Materialwissenschaften der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat zusammen mit Kolleginnen und Kollegen des Universitätsklinikums Schleswig-Holstein (UKSH), der Harvard Medical School, USA, und der Dankook University, Südkorea, ein Wundpflaster mit heilungsfördernden Funktionen entwickelt, die patientenspezifisch angepasst werden können. 

Das per 3D-Druck hergestellte Pflaster wirkt antibakteriell, versorgt die Wunde mit Sauerstoff sowie Feuchtigkeit und unterstützt die Bildung von neuem Gewebe. Durch die Bestrahlung mit speziellem grünen Licht wird die Wirkung aktiviert und gesteuert.

Feuchtigkeit für trockenes Gewebe

Basis des neu entwickelten Pflasters ist ein medizinisches Hydrogel. Durch seinen hohen Wassergehalt von 90 Prozent und vergleichsweise großen Zwischenräumen auf der Mikroskala kann das Pflaster chronische trockene Wunden optimal versorgen. Wichtigster Bestandteil sind jedoch antibakteriell wirkende Zinkoxid-Mikropartikel, die auf Licht reagieren und von den Materialforschern der Kieler Uni entwickelt wurden. Die norddeutschen Wissenschaftler fanden einen Weg, um auf den Mikropartikeln spezielle Proteine aufzubringen. Mit zellschonendem grünem Licht werden die Proteine aktiviert und regen so die Bildung neuer Blutgefäße an. Durch die verbesserte Durchblutung entsteht neues Gewebe und die Wunde kann sich schließen.

„Wir steuern die Wirkung des Pflasters mit Licht. So können wir den Verlauf und die Dosierung der Therapie an die individuellen Bedürfnisse der Patienten anpassen“, erklärt Rainer Adelung, Professor für Funktionale Nanomaterialien am Institut für Materialwissenschaft der CAU. Ähnlich funktionierende Hydrogelpflaster existieren bereits – sie entfalten ihre therapeutische Wirkung allerdings durch Wärme oder elektrische Signale. Diese Konzepte haben den Nachteil, dass sie die Wunde erwärmen und die Hydrogele sich zu zersetzen beginnen.

Erfolgreiche Tests

Das Forschungsteam hofft, dass Kliniken in naher Zukunft das multifunktionale, steuerbare Pflaster langfristig selbst im 3D-Drucker herstellen und mit sehr hellen, grünen LEDs direkt an den Patientinnen und Patienten aktivieren können. „Per 3D-Druck lassen sich sowohl die Form des Pflasters als auch die Konzentration der Zinkoxidpartikel und die Proteinsorte individuell anpassen“, heißt es in der Aussendung der Uni Kiel (www.uni-kiel.de).

Die Tests für die antibakterielle Wirkung des Pflasters verliefen ermutigend. Die Wissenschaftler legten die individuell angepasste Wundversorgung auf einen Bakterienteppich und stellten fest, dass sich die Wundkeime (Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa) in einem Umkreis von mehreren Millimetern um das Pflaster nicht weiter ausbreiten. Erste Ergebnisse an Lebendmodellen weisen auch hier auf eine gute Verträglichkeit des Pflasters und eine verbesserte Wundheilung hin.  

Quelle: ÖKZ 11/2021, 62. Jahrgang, Springer-Verlag.