Ein lichtempfindliches Material soll Wirkstoffe in chronischen Wunden gezielt und dosiert freisetzen. Forschende der Empa haben den Ansatz mit einem Desinfektionsmittel im Labor erprobt. Bis zu einem einsatzfähigen Medizinprodukt ist es allerdings noch ein weiter Weg.
Chronische Wunden benötigen häufig über Monate eine engmaschige Behandlung. Forschende der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa arbeiten deshalb an einem System, bei dem sich die Abgabe eines Wirkstoffs von außen steuern lässt: Sichtbares LED-Licht öffnet gewissermaßen den Weg aus winzigen Wirkstoffspeichern. Grundlage sind Siliziumdioxid-Nanopartikel, die das Team mit dem antiseptischen Wirkstoff Chlorhexidin beladen hat. Die Partikel erhalten eine Polymerhülle mit sogenannten molekularen Fotoschaltern. Werden diese mit grünem Licht bestrahlt, verändert sich die Struktur der Hülle. Sie wird wasserdurchlässiger und der Wirkstoff kann austreten. Wird das Licht abgeschaltet, geht die Hülle wieder in ihren Ausgangszustand zurück und die Freisetzung wird gebremst.
Wirkstoffabgabe lässt sich dosieren
Damit unterscheidet sich das Konzept von Materialien, die einen Wirkstoff nach dem Aufbringen kontinuierlich abgeben. Bei dem Empa-System lässt sich die Freisetzung über die Beleuchtung beeinflussen.
„Der Zeitpunkt und die Dosis des freigesetzten Wirkstoffs lassen sich steuern“, beschreibt Empa-Forscher Luciano Boesel den Ansatz. Variieren lassen sich unter anderem Dauer und Intensität der Bestrahlung.
In Laborversuchen mit einer Wellenlänge von 554 Nanometern konnte das Forschungsteam die lichtabhängige Freisetzung von Chlorhexidin nachweisen. Auch die antibakterielle Wirkung wurde untersucht: Nach der Bestrahlung sank die Bakterienlast bei Staphylococcus aureus auf 6 Prozent und bei Escherichia coli auf 23 Prozent des jeweiligen Ausgangswerts. Tests mit menschlichen Hautfibroblasten zeigten zudem eine gute Zellverträglichkeit der verwendeten Partikel. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht.
Sensor könnte Therapie steuern
Perspektivisch wollen die Forschenden die lichtgesteuerte Wirkstoffabgabe mit Sensorik verbinden. Ein Wundsensor könnte beispielsweise erfassen, welche Bakterien vorhanden sind. Unterschiedliche Wirkstoffe und Fotoschalter könnten dann so kombiniert werden, dass bestimmte Substanzen abhängig vom Befund mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen freigesetzt werden. Damit ließe sich die Behandlung stärker an die jeweilige Situation in der Wunde anpassen, statt über längere Zeit nach einem weitgehend unveränderten Schema zu therapieren. Von einer solchen Anwendung ist die Technologie allerdings noch deutlich entfernt. Das System wurde bislang ausschließlich unter Laborbedingungen untersucht. Tests an Patienten gibt es nicht. Nach Angaben der Empa muss der Ansatz zunächst an klinische Anforderungen angepasst und anschließend in mehreren Entwicklungs- und Studienphasen geprüft werden. Ob eine lichtgesteuerte Wundauflage tatsächlich Heilungsverläufe verbessert, weniger Verbandswechsel ermöglicht oder den Versorgungsaufwand senkt, ist daher bislang offen.
