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Innovatives Nanomaterial zum Schutz vor Katheterinfektionen

Ein EU-finanziertes Projekt entwickelte ein neues Nanomaterial, um das Risiko von Infektionen durch Harnkatheter zu senken.

Gesundheit

Harnkatheter, die häufig bei Inkontinenz gelegt werden, können Infektionen verursachen, wovon etwa 10 Millionen Personen betroffen sind. Obwohl 40 % aller Krankenhausinfektionen darauf zurückgehen, wird die Behandlung wegen zunehmender Antibiotikaresistenzen jedoch immer schwieriger. Das Projekt NANOELAST entwickelt ein neues antibakterielles Nanomaterial für eine neue Generation von Kathetern gegen bakteriell bedingte Harnwegsinfekte. „Das Prinzip bei diesem Material ist ein natürlicher Mechanismus, der die Bakterien eliminiert“, erklärt Projektkoordinator Anand Kumar Rajasekharan, Geschäftsführer des Unternehmens Amferia, Schweden, das den antibakteriellen Katheter entwickelt. Das patentierte Nanomaterial hierfür wurde wiederum von der Technischen Universität Chalmers im schwedischen Göteborg entwickelt. Das weiche, flexible und gummiartige nanoporöse Polymer (Elastomer) ist elastisch verformbar, ohne zu brechen. Seine Oberfläche ist permanent mit antimikrobiellen Peptiden beschichtet. Diese kleinen Moleküle ähneln jenen, die das Immunsystem von Menschen oder Säugetieren erzeugt. Sie dringen in die Zellwand von Bakterien ein und töten sie dadurch ab. „Das Material ist sehr robust und elastisch. Kommen Bakterien mit der Oberfläche des Nanomaterials in Kontakt, wird die Zellwand und damit die Bakterie zerstört“, erklärt Rajasekharan. „Infektionen können durch verschiedene Bakterienstämme verursacht werden. Ein oder zwei Stämme besiedeln vor allem Katheter, und der Nachweis erfolgt über Labortests, die wir nun durchgeführt haben“, fügt er hinzu.

Formung des innovativen Materials zu einer Röhre

Nun bestand allerdings das Problem, aus dem ursprünglich eher pastenförmigen Nanomaterial eine Röhre oder einen Schlauch mit bestimmtem Durchmesser zu formen und die Fertigung für die Massenproduktion zu optimieren. „Das Material für eine röhrenförmige Geometrie zu präparieren und dabei dessen Struktur und Nanostruktur beizubehalten, stellte für uns im gesamten Projektverlauf eine Herausforderung dar.“ So musste die Forschungsgruppe in Tests den Prozess so optimieren, dass sich die gewünschte Form herstellen lässt. Das industrielle Standardverfahren zur Erzeugung einer Röhrenform ist die Polymerextrusion, „ein Verfahren, das eigentlich für flüssige Schmelzen konzipiert ist. Für diese eher viskose Paste sind Extruder weniger geeignet, sodass Veränderungen nötig waren“, erklärt Rajasekharan. Zudem mussten Hersteller herkömmlicher Katheter den Prozess ohne größeren Aufwand anpassen können. Vor Projektbeginn eruierte das Unternehmen in Gesprächen bei potenziellen Partnern das mögliche Interesse an dem Katheterprodukt. „Als Kunden kamen vor allem Hersteller in Frage, die bereits Katheter produzieren und ihre Produktlinie ergänzen wollten“, wie er erläutert.

Stabiles Material als Voraussetzung für die Massenfertigung

Das Unternehmen Amferia hat bereits im Vorfeld ähnliche antibakterielle Nanomaterialien zur Herstellung von Wundauflagen verwendet und viele Sicherheits- und Biokompatibilitätsaspekte präklinisch geprüft. „Im industriellen Maßstab kommt es vor allem auch darauf an, dass die Rohstoffe verfügbar sind. Für die spezifische Polymerzusammensetzung dieses Materials konnten wir Toxizität ausschließen, die Biokompatibilität bestätigen und auch Lieferanten finden“, erklärt Rajasekharan. Um industriell erzeugt werden zu können, muss auch die Stabilität eines neuen Nanomaterials gewährleistet sein. „Derzeit wollen wir in Labortests sichergehen, dass die Katheter hinsichtlich Haltbarkeit und Lagerung (in der Regel 1 bis 2 Jahre) mit herkömmlichen Kathetern vergleichbar sind, und erste Daten waren durchaus vielversprechend“, fügt er hinzu. „Demnächst wollen wir mit einem Partner zusammenarbeiten, der mit Produktions- und Regulierungsaspekten vertraut ist und so zur effizienten Umsetzung unserer Technologie aus dem Labor in die klinische Praxis und damit zum Patientenwohl beitragen kann.“

Schlüsselbegriffe

NANOELAST, Katheter, Harnweg, Inkontinenz, Nanomaterial, Antibiotikaresistenz, antibakteriell, Polymere, Elastomer

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