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Wundauflage mit drei Wirkstoffen soll Heilung beschleunigen
Chronische Wunden können sich über Monate halten, besonders wenn Bakterien die Heilung behindern. Ein europäisches Forschungsprojekt entwickelt nun eine Wundauflage, die drei Ansätze verbindet: bakterientötende Phagen, regenerative Proteine und antimikrobielle Nanomaterialien. Erste Labortests zeigen die Aktivität einzelner Komponenten. Ob die Kombination Patienten hilft, müssen klinische Studien noch klären.
Dresden (Deutschland). Chronische Wunden schließen sich oft nur langsam und können sich immer wieder entzünden. Besonders schwierig wird die Behandlung, wenn Bakterien in der Wunde überdauern und auf Antibiotika kaum noch reagieren. Bakteriophagen gelten deshalb als mögliche Alternative zu Antibiotika, weil diese Viren gezielt Bakterien befallen und zerstören können.
Eine wirksame Wundauflage muss jedoch mehr leisten als nur Keime abzutöten. Sie sollte die verletzte Stelle schützen, ihre Heilung unterstützen und ihre Wirkstoffe möglichst direkt am Gewebe freisetzen. Genau diese Funktionen will das europäische Projekt AntiMicroMXen in einem einzigen Material verbinden.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) um apl. Prof. Dr.-Ing. Natalia Beshchasna entwickeln dafür gemeinsam mit Partnern aus Polen und Lettland eine elektrogesponnene Wundauflage. Beshchasna koordiniert das internationale Projekt. Die Membran soll Bakteriophagen, regenerative Proteine aus mesenchymalen Stammzellen und sogenannte MXene aufnehmen.
Als Trägermaterial dienen feine Polymerfasern, die beim Elektrospinning aus einer Polymerlösung in einem elektrischen Feld entstehen. Am IKTS wird dafür unter anderem die biologisch abbaubare Polymilchsäure PLA verwendet. Aus vielen dünnen Fasern bildet sich ein leichtes, gewebeartiges Vlies, in das sich Wirkstoffe einbetten und später an der Wunde freisetzen lassen.
Die drei Komponenten übernehmen unterschiedliche Aufgaben. Bakteriophagen sollen gezielt Bakterien wie Staphylococcus aureus angreifen. Regenerative Proteine sollen das Wachstum neuer Hautzellen unterstützen. MXene sind extrem dünne Nanomaterialien, denen das Team zusätzliche antimikrobielle Eigenschaften zuschreibt.
„MXene wirken antiseptisch und bekämpfen dadurch Keime in der Wunde“, sagt IKTS-Forscher Peter Schmieder.
Die Kombination ist technisch anspruchsvoll, weil die Wirkstoffe nicht dieselben Bedingungen vertragen. Bakteriophagen und Proteine reagieren empfindlich auf Temperatur und pH-Wert. Sie sollen deshalb möglichst geschützt in den Fasern liegen. Die MXene sollen dagegen näher an der Oberfläche sitzen, damit ihre antimikrobielle Wirkung genutzt werden kann.
Das Elektrospinning hat dafür einen Vorteil: Die Fasern entstehen ohne hohe Prozesstemperaturen. Allerdings arbeitet das Verfahren mit hoher elektrischer Spannung. Die Forscher müssen daher prüfen, ob Phagen und Proteine den Herstellungsprozess unbeschadet überstehen. Derzeit werden die Komponenten zunächst einzeln in Membranen integriert und auf ihre Aktivität getestet, bevor sie gemeinsam eingesetzt werden.
Materialtests am IKTS zeigen bereits, dass aus solchen Membranen freigesetzte Bakteriophagen Staphylococcus aureus in ihrer Umgebung abtöten können. Das belegt die antimikrobielle Funktion dieses Bausteins im Labor. Es ist jedoch noch kein Nachweis dafür, dass die komplette Wundauflage beim Menschen Infektionen verhindert oder Wunden schneller schließen lässt.