Durchblutungsstörungen, Diabetes oder längere Bettruhe können chronische Wunden verursachen, die nicht heilen können, und es gibt nur wenige wirksame Behandlungsmöglichkeiten. Das materialwissenschaftliche Forschungsteam der Keele University (CAU) und Kollegen der Harvard Medical School in den USA und des Schleswig-Holstein University Medical Center (UKSH) der Dankook University in Südkorea haben eine verbesserte Heilmethode entwickelt. 

Das funktionelle Wundpflaster kann für jeden Patienten individuell angepasst werden. Das 3D-gedruckte Pflaster hat antibakterielle Eigenschaften, versorgt die Wunde mit Sauerstoff und Feuchtigkeit und unterstützt die Neubildung von Gewebe. Diese Eigenschaften werden durch Strahlung aktiviert und kontrolliert. Wissenschaftler aus Materialwissenschaft und Medizin haben ihr Konzept Advanced Functional Materials kürzlich in Fachzeitschriften vorgestellt.

Basis des neu entwickelten Pflasters ist medizinisches Hydrogel. Aufgrund seines hohen Wassergehalts von 90 % und des relativ großen Mikroskalenabstands kann dieses Pflaster die beste Pflege für chronisch trockene Wunden bieten. Der wichtigste Inhaltsstoff sind jedoch die antibakteriellen Zinkoxid-Partikel, die auf Licht reagieren und von Materialwissenschaftlern bei Keele entwickelt wurden. Gemeinsam mit einem Team am Brigham and Women's Hospital der Harvard Medical School in Boston fanden sie einen Weg, spezielle Proteine ​​auf Partikel aufzubringen. Diese Proteine ​​werden durch zellfreundliches grünes Licht aktiviert, das die Bildung neuer Blutgefäße anregt. Durch die verbesserte Durchblutung entsteht neues Gewebe, wodurch sich die Wunde schließen kann.

Durch die Steuerung der Wirkung des Pflasters mit Licht können wir den Behandlungsprozess und die Dosierung an die individuellen Bedürfnisse des Patienten anpassen, sagt Rainer Adelung, Professor für funktionelle Nanomaterialien am Institut für Materialwissenschaften der Keele University und Sprecher des Instituts . . Die Materialwissenschaft nennt sie „smarte“ Materialien, die selbstständig auf äußere Reize reagieren und von diesen gesteuert werden können. Es gibt bereits Hydrogel-Pflaster mit ähnlichen Funktionen, die auch gezielt aktiviert werden können – ihre therapeutischen Wirkungen werden jedoch durch thermische oder elektrische Signale ausgelöst. Der Nachteil dieser Konzepte sei jedoch, dass sich auch die Wunde aufheize und sich das Hydrogel zu zersetzen beginne, erklärte Adelung.

Das Forschungsteam hofft, dass Kliniken auf lange Sicht mit 3D-Druckern multifunktionale und steuerbare Patches selbst herstellen und die Patches durch eine sehr helle grüne LED direkt am Patienten aktivieren können. Die Form des Pflasters, die Konzentration der Zinkoxid-Partikel und die Art des Proteins lassen sich durch den 3D-Druck individuell einstellen, sagt der Erstautor Dr. Leonard Siebert, der gerade seine Promotion abgeschlossen hat. Das innovative 3D-Druckverfahren der Keele University. Während einer mehrmonatigen Forschungsarbeit an der renommierten Harvard Medical School in Boston forschten Materialwissenschaftler in der Arbeitsgruppe von Professor Su Ryon Shin, der mit einem speziellen biologischen 3D-Drucker medizinische Hydrogele herstellte. Unsere Teilchen haben eine Vierfüßlerform, das heißt, sie bestehen aus mehreren „Armen“.

Darüber hinaus arbeiten Kieler Materialwissenschaftler eng mit der CAU und Professor Helmut Fickenscher, einem Experten für Infektionsmedizin am Universitätsklinikum Schleswig-Holstein (UKSH), zusammen. Er und sein Team testeten die antibakteriellen Eigenschaften des Pflasters: Sie platzierten das Pflaster 72 Stunden lang auf dem bakteriellen Biofilm und stellten fest, dass sich die Bakterien nicht in einem Umkreis von wenigen Millimetern um das Pflaster herum vermehren. In diesem Test haben wir zwei typische Wundbakterien mit zwei völlig unterschiedlichen Strukturen verwendet: Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa. Das Pflaster hat bei beiden Grundtypen eine therapeutische Wirkung, die zeigt, dass es universell wirkt, resümiert Dr. Gregor Maschkowitz, medizinischer Mikrobiologe. UKSH. Weitere In-vivo-Tests wurden am NBM Global Regenerative Medicine Research Center an der Dankook University in Südkorea durchgeführt. Die dortigen vorläufigen Ergebnisse zeigten auch eine gute Verträglichkeit des Pflasters und eine verbesserte Wundheilung.

Dieses Pflaster ist ein spannendes Konzept der personalisierten Medizin, das maßgeschneiderte Behandlungen verwendet, um Menschen so genau, effektiv und sanft wie möglich zu behandeln. Dies ist ein konkretes Beispiel für die Kooperationspotenziale zwischen Medizin und Materialwissenschaft, die im medizinischen Bereich immer wichtiger werden. sagte Professor Fickenscher, als er über interdisziplinäre Kooperationsprojekte sprach. Nachdem die ersten Tests zeigen, dass ihr Konzept im Prinzip funktioniert, hoffen die Forscher, die Kontrolle des Lichteinsatzes weiter zu verbessern, um Patienten in Zukunft eine effektivere personalisierte Wundbehandlung anbieten zu können.

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