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Development of a new generation of bioengineered bandages

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Eine handelsübliche regenerative Bandage für Brandwunden

Verbrennungen können zu schweren Hautschäden führen, die Infektionen verursachen und mit herkömmlichen Ansätzen nicht heilbar sind. Europäische Forschende entwickelte eine bioaktive Hautbandage, welche die Behandlung infektiöser Pathogene unterstützt, und eine schnellere Regeneration und Heilung fördert.

Gesundheit

Brandwunden können auf vielen unterschiedlichen Wegen entstehen, unter anderem durch Hitze, Strom, Chemikalien und ultraviolette Strahlung. Je nach dem Schweregrad können Verbrennungen dazu führen, dass große Hautpartien über längere Zeit Pathogenen ausgesetzt sind, und schwere Infektionen nach sich ziehen, die oftmals mit einer Antibiotikaresistenz verbunden sind. In Anbetracht der erhöhten Sterblichkeit von Patientinnen und Patienten mit Brandwunden, die solche Infektionen haben, besteht ein dringender Bedarf für effektive Behandlungsmethoden.

Eine regenerative Bandage mit antiinfektiösen Eigenschaften

Zweck von Projekt PHAS war die verbesserte Wundheilung und Infektionskontrolle bei Brandwunden. Die Forschung wurde mit Unterstützung durch das Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmenprogramm (MSCA) durchgeführt, und beinhaltete die Kombination von Zellen, Biomaterialien und antimikrobiellen Stoffen, um die Verwendung von Antibiotika zu ersetzen. Der Forschungsstipendiat Philippe Abdel-Sayed erprobte verschiedene Biopolymere als biokompatible Scaffolds für die Züchtung und Differenzierung von Vorläuferhautzellen. Das Scaffold fungiert als Hauttransplantat, um die Regeneration und Reparatur der Haut zu unterstützen. Der gezüchtete Verband kombiniert auch antimikrobielle Stoffe wie bspw. Bakteriophagen und synthetische Peptiddendrimere mit guten biokompatiblen Eigenschaften für die topische Freisetzung. Die daraus resultierenden antiinfektiösen Eigenschaften deuten darauf hin, dass die PHAS-Bandage als Alternative für Antibiotika oder Silberionen verwendet werden könnte. Darüber hinaus wurden wichtige technische Herausforderungen in der Zelltherapieentwicklung angegangen und die Bedeutung nachhaltiger Zellquellen hervorgehoben.

Ausblick auf die nächste Entwicklungsphase

„Die Entwicklung zellbasierter Bandagen mit antiinfektiösen Eigenschaften würde dabei helfen, eine Gewebereparatur und zielgerichtete Infektionskontrolle zu erreichen, insbesondere am Anfang der Versorgung von Patientinnen und Patienten mit Brandwunden“, erklärt Lee Ann Applegate, Professorin an der Fakultät für muskuloskelettale Medizin des Universitätsklinikums Lausanne (CHUV) in der Schweiz. Die Idee besteht darin, die im Zuge von PHAS entwickelte Bandage als erste Wundauflage zur Unterstützung der Hautregeneration zu verwenden und dem großen Problem der Antibiotikaresistenz entgegenzuwirken. Die innovative Kombination des PHAS-Projekts von antimikrobiellen Stoffen und Biomaterialien als bioaktive Bandagen für Patientinnen und Patienten mit Brandwunden zeigt aussichtsreiche Ergebnisse. Dessen ungeachtet ist weitere Forschung erforderlich, um die Technologie weiterzuentwickeln und ein geeignetes Produkt für den menschlichen Gebrauch herzustellen. Die nächsten Schritte in der Entwicklung ist die Erprobung der Bandage auf präklinischer Ebene an großen Tiermodellen. Im Anschluss an die behördliche Zulassung und in Kooperation mit dem Dienst für plastische, Rekonstruktions- und Handchirurgie des CHUV wird das Team die Sicherheit und Wirksamkeit des PHAS-Verbands am Menschen bewerten. Dieses überaus innovative medizinische Produkt hat das Potenzial, die Einweisung von Patientinnen und Patienten mit Brandwunden in ein Krankenhaus und die damit verbundenen Gesundheitskosten zu reduzieren. Es soll vor allem die Heilung beschleunigen, und so die Lebensqualität von Patientinnen und Patienten verbessern.

Ein ökologischer und nachhaltiger Ansatz für die Gewebezüchtung

Auf einer anderen Ebene kooperierte das PHAS-Team mit dem Plastics Innovation Competence Centre (PICC) in der Schweiz an der Herstellung von Polyesteramid (PEA)-basierten Scaffolds mit verbesserten und maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften. Die Kontrolle über die Herstellung auf molekularer Ebene ermöglicht Materialien mit Eigenschaften, die auf ein breites Spektrum von Leistungsanforderungen eingestellt werden können. Forschende kombinierten diese Scaffolds mit Keratin von Hühnerfedern, um ein natürliches Abfallprodukt zu recyceln und einen nachhaltigen Ansatz für die Gewebezüchtung zu ermöglichen. „Die erfolgreiche Entwicklung von PEA-basierten Bio-Bandagen stimmt mit den europäischen Rechtsvorschriften über die Weiterverwendung, Wiederverwertung, Abfallrückgewinnung und intelligente Verwendung von Biomasse überein und hat gleichzeitig einen Nutzen für die Umwelt“, lautet das Fazit von Applegate.

Schlüsselbegriffe

PHAS, Bandage, Brandwunden, Antibiotika, Heilung, Hautregeneration, Infektionskontrolle, PEA-basierte Scaffolds

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