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Projekt zur Krankenhaushygiene

Forscher bringen die Sonne ins Abwasserrohr

| Autor/ Redakteur: Annett Arnold* / Christian Lüttmann

Krankenhäuser betreiben viel Aufwand, eine Umgebung ohne ansteckende Keime zu schaffen. So werden regelmäßig die Siphons gereinigt, die ansonsten Einlasspforte für Erreger wären. In einem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt soll nun ein Siphon entwickelt werden, um die Hygienemaßnahmen in Krankenhäusern effizienter einhalten zu können. Mit künstlichem Sonnenlicht soll dieser sich selbst von Bakterien reinigen.

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Schematische Darstellung des bakteriellen Problembereichs Waschbecken/Siphon
Schematische Darstellung des bakteriellen Problembereichs Waschbecken/Siphon
(Bild: MoveoMed)

Dresden – Jährlich erkranken allein in Deutschland etwa 800.000 bis 900.000 Menschen an nosokomialen Infektionen, die in Verbindung mit einem Krankenhausaufenthalt entstanden sind. [1] Etwa ein Drittel dieser Fälle werden durch einen retrograden Bakterieneintrag bei immun-geschwächten Patienten verursacht.

Der Siphon als Pforte für Erreger

Eine der vielen Quellen für diesen Eintrag ist das klinische Wassernetz. Während das Frischwasser sterilisiert wird, können über die Abflüsse Bakterien nahezu ungehindert in die Klinik gelangen. Wie eine Studie von Forschern der niederländischen Universität Leiden gezeigt hat, besiedeln die Bakterien zunächst über die Abwasserleitung die wasserführende Geruchssperre des Siphons. [2] Wird nun der Wasserhahn geöffnet, fließt frisches Wasser durch das Abwasserrohr. Dabei strömt allerdings die Luftmasse über dem Siphon nach oben aus dem Waschbecken heraus und reißt gleichzeitig Bakterien mit nach oben. Diese sind in einem Radius von ca. 1,5 m um das Waschbecken nachweisbar.

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Die Person, die den Wasserhahn aufgedreht hat, ist dieser Bakterienwolke ausgesetzt. Glücklicherweise führt nicht jeder Kontakt mit Bakterien sofort zu einer Erkrankung. Ganz im Gegenteil, sind doch die meisten Bakterien in und um unseren Körper wertvolle Helfer. Dennoch können sich auf die beschriebene Weise auch pathogene Erreger ausbreiten. In Krankenhäusern befinden sich zudem oft Patienten mit geschwächtem Immunsystem, die deshalb besonders anfällig für bakterielle Infektionen sind.

Maßnahmen gegen Bakterien im Abflussrohr

Um Ansteckungen zu verhindern, wird in Krankenhäusern der Siphon intervallartig unter großem Aufwand gesäubert. Dazu heizen Reinigungskräfte ihn aus und behandeln ihn mit antibakteriellen Reinigungsmitteln, wodurch ein Großteil der Weiterverbreitung der Bakterien verhindert werden kann.

Nun haben sich Forscher des Fraunhofer FEP mit der Firma Moveo Med zusammengetan, um eine alternative Lösung zu entwickeln, die Krankenhaussiphons von Bakterien frei zu halten. „Der neuartige Ansatz besteht in der Entwicklung eines Siphon-Einsatzes, der permanent die bakteriologische Besiedlung unterbindet und somit auch eine retrograde Infektion verhindert“, erklärt Jan-Michael Albrecht, Geschäftsführer von MoveoMed.

Welchen Weg manche Keime hinter sich haben, untersuchten Forscher des Universitätsklinikums Bonn:

Antibakterielle Photokatalyse

Um die Besiedlung mit Bakterien zu stoppen, soll die bereits bekannte photokatalytische Wirkung von Titandioxid (TiO2) verwendet werden. Dieser Stoff erzeugt bei Kontakt mit UV-Licht Radikale, welche innerhalb kürzester Zeit Bakterien oder andere biologische Verunreinigungen zerstören können. Selbstreinigende Fassaden oder Wandfarben nutzen dieses Prinzip bereits, wobei winzige TiO2-Partikel im Sonnenlicht ihre reinigende Wirkung erzielen können.

Wenn ein TiO2-Partikel von einem Sonnenstrahl (genauer dem UV-Anteil des Strahls) getroffen wird, wird ein Sauerstoffradikal gebildet. Je stärker die Einstrahlung ist, und je mehr Titandioxid-Partikel vorhanden sind, desto stärker ausgeprägt ist die Radikalbildung und damit der Reinigungseffekt.

Im Abwasserrohr hat diese Art der Reinigung jedoch einen Haken: es gelangt kein Sonnenstrahl und dadurch auch keine natürliche UV-Strahlung dorthin. Zudem ist die verfügbare Fläche sehr klein: Im Unterschied zu der normalerweise recht großen Fläche einer Hauswand, die gleichzeitig die große Reaktionsfläche darstellt, finden sich in hausüblichen Abwasserrohren weder große Flächen noch sonstiger verfügbarer Platz.

Licht im Abfluss

Ziel ist es also, die photokatalytische, selbstreinigende Wirkung einer Fassade in der prallen Sonne so zu komprimieren, dass das gleiche Ergebnis (Reinigung und Desinfektion) in der Dunkelheit und Enge eines Abwasserrohres erzielt wird. Poröse Sintermaterialien sollen für die nötige Reaktionsfläche sorgen. Das sind Metalle, die zunächst zu Fäden gezogen werden, um dann lose zusammengelegt ein Geflecht mit viel Platz zu bilden, die durch einen finalen Erwärmungsschritt verfestigt werden. Auf diese Weise entsteht ein Werkstoff mit sehr großer innerer Oberfläche, der dann mit Titandioxid beschichtet werden kann. Das mangelnde Tageslicht soll durch die Verwendung von zusätzlich im Siphon verbauten speziellen UV-LEDs ersetzt werden.

Bis Januar 2021 soll das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt mit einem Prototypen des Siphons abschließen. In Zukunft reinigt sich der ein oder andere Krankenhausabfluss dann vielleicht von selbst.

Literatur

[1] Peter Walger, Walter Popp, Martin Exner; Stellungnahme der DGKH zu Prävalenz, Letalität und Präventionspotenzial nosokomialer Infektionen in Deutschland 2013; Bundespressekonferenz; 28. März 2014

[2] E.de Jonge, M.G.J.de Boer, E.H.R.van Essen, H.C.M.Dogterom-Ballering, K.E.Veldkamp; Effects of a disinfection device on colonization of sink drains and patients during a prolonged outbreak of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa in an intensive care unit; Journal of Hospital Infection; 01-2019

* A. Arnold, Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, 01277 Dresden

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