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Wenn das Pflaster spricht

Neues Zeitalter der Wundheilung beginnt

PREVIEW online - Eine neuartige Wundauflage warnt das Pflegepersonal, sobald eine Wunde schlecht verheilt – ohne dass dafür der Verband entfernt werden muss. Sensoren, die im Trägermaterial eingebaut sind, ändern die Intensität ihrer Fluoreszenz, wenn sich der pH-Wert der Wunde verändert. Damit soll das Überwachen chronischer Wunden auch zuhause auf einfache Weise möglich werden.

In der Regel muss das Pflegepersonal den Wundverband regelmäßig wechseln. Nicht nur aus hygienischen Gründen, sondern auch, um die Wunde zu untersuchen, Abstriche zu nehmen und sie zu reinigen. Die Haut wird auf diese Weise nicht nur unnötig irritiert. Es können sich dabei auch Bakterien ansiedeln. Das Risiko für Infektionen steigt. Besser wäre es, der Verband bliebe länger auf der Haut und die Pflegenden könnten den Zustand der Wunde von außen ablesen. Dafür gibt es jetzt eine Lösung.

Die Idee, durch einen Wundverband hindurchzublicken, steht am Anfang des Projekts Flusitex (Fluorescence sensing integrated into medical textiles). Forscher der Schweizer Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) entwickeln zusammen mit der ETH Zürich, dem Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) und dem Universitätsspital Zürich ein Hightech-System, das dem Pflegepersonal relevante Daten über den Zustand einer Wunde liefern soll.

Ein smarter Wundverband mit eingebauten Sensoren soll fortlaufend Aufschluss über den Stand des Wundheilprozesses geben. So muss der Verband nicht häufiger gewechselt werden als nötig. Das ermöglicht eine sanftere Behandlung für die PatientInnen und bedeutet weniger Aufwand für das Pflegepersonal. Weniger Aufwand senkt auch die Heilungskosten: Weltweit wurden 2016 für Wundbehandlungen 17 Milliarden Milliarden US-Dollar ausgegeben.

Wenn Wunden heilen, produziert der Körper spezifische Substanzen in einer komplexen Abfolge verschiedener biochemischer Prozesse, die Stoffwechselparameter variieren. Je nach Phase der Heilung steigt oder fällt die Menge an Glukose und Sauerstoff, oder der pH-Wert verändert sich. All diese Substanzen lassen sich mit speziellen Sensoren nachweisen.

Daher ist der pH-Wert bei chronischen Wunden besonders nützlich. Spezielle Sensoren können die Veränderungen registrieren. Dazu entwickelt der Projektpartner CSEM zusammen mit der Empa ein Fluoreszenz-Messgerät. Dieses Gerät kann mehrere Parameter gleichzeitig überwachen, es ist tragbar und günstig sowie einfach zu verwenden. Es soll erlauben, den pH-Wert, den Glukose- und den Sauerstoffspiegel während der Wundheilung im Auge zu behalten. Verändern sich die Werte, erlaubt dies Rückschlüsse auf weitere biochemische Prozesse der Wundheilung.

Verheilt die Wunde normal, so steigt der pH-Wert beispielsweise bis zu einem Wert von 8 an. Dann sinkt er auf einen Wert von 5 bis 6. Schließt eine Wunde jedoch nicht mehr und wird sie chronisch, oszilliert der pH-Wert zwischen 7 und 8. Für das Pflegepersonal ist hilfreich am Wundverband mit einem Signal darauf aufmerksam gemacht zu werden, dass der Wert hoch ist. Muss der Verband nicht ohnehin aus hygienischen Gründen entfernt werden, könnte man bei tieferen pH-Werten mit einem Wechsel noch warten.

Wie funktionieren die Sensoren?

Treten in der Wundflüssigkeit bestimmte Substanzen auf, so reagieren «massgeschneiderte» fluoreszierende Sensor-Moleküle mit einem physikalischen Signal. Sie beginnen zu fluoreszieren. Manche ändern sogar ihre Farbe im sichtbaren oder im Ultraviolett-Bereich. Dank einer Farbskala kann man schwächere und stärkere Farbveränderungen interpretieren und daraus ableiten, wie groß die Menge der abgegebenen Substanzen ist.

Das Empa-Team hat ein Molekül entworfen, das aus Benzalkonium-Chlorid und Pyranin zusammengesetzt ist. Benzalkonium-Chlorid ist eine Substanz ist, die auch für gewöhnliche medizinische Seife verwendet wird und gegen Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen wirkt. Pyranin hingegen ist ein Farbstoff, der u.a. auch in Textmarkern zu finden ist und unter UV-Licht fluoresziert. Da Benzalkonium-Chlorid auf der Haut antimikrobiell wirkt, könnten unerwünschte Bakterien also künftig durch die Wahl des richtigen Verbandmaterials gleich mitbekämpft werden.

Um zu veranschaulichen, wie eine smarte Wundauflage in Zukunft praktisch aussehen könnte, wurde ein Prototyp entwickelt. Dabei ist es nicht nötig, die ganze Fläche mit Sensoren zu überziehen. Es reicht, wenn einige kleine Zylinder mit dem „Designer-Molekül“ imprägniert sind und in das Trägermaterial eingefügt werden. Das lässt die industriellen Wundverbände nicht viel teurer werden, als sie es bisher sind. Tatsächlich erkennt man beim Sensor-Pflaster unter UV-Licht deutlich die heller und dunkler leuchtenden Punkte. Sie sind sogar mit bloßem Auge erkennbar. Grell gelb leuchtet es, wenn Flüssigkeiten mit hohem pH-Wert mit dem Sensor in Kontakt kommen. Die Wissenschaftler sind sich sicher: Da der pH-Wert derart einfach ausgelesen werden kann und exakt über den sauren oder basischen Zustand der Probe informiert, eignet sich ein derartiger Wundverband gut als diagnostisches Tool.

Die Empa-ForscherInnen arbeiten bereits am Nachfolgeprojekt «Flusi¬Tex-Gateway», mit Industriepartnern Flawa, Schöller, Kenzen und Theranoptics.

In Zukunft könnten die Signale auch mit Hilfe einer Smartphone-Kamera ausgelesen werden. Kombiniert mit einer einfachen App, hätten Pflegepersonal und Ärzte damit ein Werkzeug an der Hand, mit dem sie den Wundstatus auch ohne UV-Lampe bequem «von außen» ablesen könnten. Ein Prinzip, das sich auch auf die Heimpflegen übertragen lässt.

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Wenn das Pflaster spricht. Die Schweizer Empa leitet zusammen mit Partnern ein neues Zeitalter der Wundheilung ein.
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Quelle: Empa
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