Herkömmliche Pflaster haben vielleicht bald ausgedient, denn Sensoren könnten in Zukunft den Heilungsprozess von Wunden überwachen und anzeigen, ohne dafür entfernt werden zu müssen.

Bild: Pixabay

Sensor überwacht Wunden Schluss mit Schrödingers Pflaster!

05.07.2017

Ist die Wunde geheilt oder nicht? Diese Frage ließ sich bisher nur durch Lüften des Pflasters oder des Verbands beantworten. In Zukunft könnten Sensoren ganz ohne Ziehen und Ziepen Transparenz in die Wundheilung bringen.

Ob eine Wunde gut verheilt oder nicht, lässt sich oft nur feststellen, wenn das Pflaster oder der Verband entfernt werden - und das ziept und zwickt oft. im schlimmsten Fall geht die Wunde auf oder infiziert sich.

Doch gerade bei chronischen Wunden führt kein Weg am regelmäßigen Wechseln des Wundverbands vorbei. Dabei wäre es besser, der Verband bliebe länger auf der Haut und die Pflegenden könnten den Zustand der Wunde von außen ablesen.

Genau diese Möglichkeit verspricht eine neuartige Wundauflage: Sie warnt das Pflegepersonal, sobald eine Wunde schlecht verheilt – ohne dass dafür der Verband entfernt werden muss. Sensoren im Trägermaterial ändern dafür die Intensität ihrer Fluoreszenz, wenn sich der pH-Wert der Wunde ändert. Damit ließen sich sogar chronische Wunden zuhause überwachen.

Blick hinter den Wundverband

Die Idee, durch einen Wundverband hindurchzublicken, ist Kern des Projekts Flusitex (Fluorescence sensing integrated into medical textiles). Dabei entwickeln Empa-Forscher 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.

Das ermöglicht eine sanftere Behandlung für Patienten und bedeutet weniger Aufwand für das Pflegepersonal. Und weniger Aufwand bedeutet auch weniger Kosten: Weltweit wurden für Wundbehandlungen im letzten Jahr 15 Milliarden Euro ausgegeben.

Fluoreszenz-Messgerät soll helfen

Wenn Wunden heilen, produziert der Körper spezifische Substanzen in einer komplexen Abfolge verschiedener biochemischer Prozesse, die Stoffwechselparameter variieren. Je nach Phase steigt oder fällt etwa die Menge an Glukose und Sauerstoff, auch der pH-Wert verändert sich.

All diese Substanzen lassen sich mit speziellen Sensoren nachweisen. Dazu entwickelt CSEM zusammen mit der Empa ein Fluoreszenz-Messgerät: Dieses soll mehrere Parameter gleichzeitig überwachen, tragbar, günstig und einfach zu verwenden sein.

Außerdem soll das Gerät den pH-Wert, den Glukose- und den Sauerstoffspiegel während der Wundheilung im Auge behalten. Verändern sich die Werte, erlaubt dies Rückschlüsse auf weitere biochemische Prozesse der Wundheilung.

Nützlicher pH-Wert

Eine wichtige Rolle bei chronischen Wunden spielt der pH-Wert. Verheilt die Wunde normal, so steigt dieser etwa bis zu einem Wert von 8, 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.

Es wäre also hilfreich, wenn das Pflegepersonal am Wundverband mit einem Signal darauf aufmerksam gemacht werden könnte, dass der Wert konstant hoch ist. Muss der Verband nicht ohnehin aus hygienischen Gründen entfernt werden, könnte man bei tieferen pH-Werten noch zuwarten.

Wie funktioniert das?

Die Idee hinter den Sensoren: Treten in der Wundflüssigkeit bestimmte Substanzen auf, so reagieren „maßgeschneiderte“ fluoreszierende Sensor-Moleküle mit einem physikalischen Signal. Sie beginnen zu fluoreszieren, und ändern teilweise sogar ihre Farbe im sichtbaren oder im Ultraviolett-Bereich. Dank einer Farbskala lassen sich 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 wird auch für gewöhnliche medizinische Seife verwendet und wirkt gegen Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen. Pyranin ist ein Farbstoff, der in Textmarkern zu finden ist und unter UV-Licht fluoresziert. Dieser Biomarker funktioniert am besten bei pH-Werten zwischen 5,5 und 7,5. Die Farben können mit einfachen UV-Lampen sichtbar gemacht werden, wie sie im Elektrogeschäft erhältlich sind.

Das Designer-Molekül hat einen weiteren Vorteil: Dank des Benzalkonium-Chlorids wirkt es auf der Haut antimikrobiell. Unerwünschte Bakterien könnten also in Zukunft durch die Wahl des richtigen Verbandmaterials bekämpft werden.

Mehr Funktionen bei kaum höheren Kosten

Da es bereits ausreicht, nur einige kleine Zylinder des Wundverbands mit dem Pyranin-Benzalkonium-Molekül zu imprägnieren und in das Trägermaterial einzufügen, werden die industriellen Wundverbände voraussichtlich höchstens ein Sechstel bis ein Fünftel teurer. Daran arbeiten die Empa-Forscher im Nachfolgeprojekt Flusitex-Gateway zusammen mit denIndustriepartnern 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 ein Werkzeug, mit dem sie den Wundstatus auch ohne UV-Lampe bequem von außen ablesen könnten. Auch zuhause hätten Patient dann die Möglichkeit, eine sich anbahnende chronische Wunde frühzeitig zu erkennen.

Bildergalerie

  • Per UV-Lampe kann der pH-Wert in der Wunde überprüft werden, ohne das Pflaster zu entfernen. Der Heilungsprozess kann ungestört weiterlaufen.

    Bild: Empa/CSEM

  • Im UV-Licht zeigt das Sensor-Pflaster die Messwerte an.

    Bild: Empa/CSEM

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