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Polymer unterstützt Wundheilung

Kurkuma-Schaum gegen Narbenbildung

| Autor/ Redakteur: Dr. Andrea Six* / Christian Lüttmann

Größere Verletzungen hinterlassen oft Narben, die mitunter die Beweglichkeit und Gesundheit langfristig beeinträchtigen. Hier sollen nun Schaumstoff und eine aus Currypulver bekannte Zutat helfen. Damit haben Forscher der Empa eine Wundauflage entwickelt, die den Heilungsprozess unterstützen und die Narbenbildung reduzieren soll.

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Im Gerüst des Polymerschaums finden Zellen Halt, um neues Hautgewebe aufzubauen.
Im Gerüst des Polymerschaums finden Zellen Halt, um neues Hautgewebe aufzubauen.
(Bild: Empa)

Dübendorf/Schweiz – Eine Narbe am Ellbogen, die bei jeder Bewegung spannt, oder eine Wunde am Fuß, die sich einfach nicht schließen will – von schlecht heilenden Verletzungen und den damit verbundenen gesundheitlichen Einschränkungen sind Millionen von Menschen betroffen. Und obwohl zahlreiche Wissenschaftler auf dem Gebiet der Wundheilung forschen, ist dieser komplexe Prozess noch nicht vollständig verstanden oder gar steuerbar.

Klar ist bisher, dass ein perfekt orchestriertes Zusammenspiel vieler Faktoren im Körper nötig ist, um eine Verletzung der Haut wieder zu schließen und in gesundes Gewebe umzuformen. Zellen müssen angelockt werden, damit eine wohldosierte Entzündung die Wunde reinigt. Damit sich der gesäuberte Defekt schließt, wächst neues Gewebe heran, das schließlich zu funktionsfähiger Haut umgebaut wird.

Siedlungshilfe für Zellen

Empa-Forscher haben nun einen Schaumstoff entwickelt, der in Hautwunden platziert werden und den natürlichen Heilungsprozess verbessern soll. Mit dem Projekt „Scaravoid“ haben Markus Rottmar und sein Team im „Biointerfaces“-Labor der Empa in St. Gallen einen Schritt in eine neue Richtung gewagt. „Traditionelle Behandlungen zielen auf einzelne Faktoren der Wundheilung – etwa die Sauerstoffversorgung oder die Feuchtigkeitsregulation – und erzeugen lediglich eine unzureichende Gewebeantwort“, sagt Rottmar. Innerhalb von „Scaravoid“ soll der Heilungsprozess hingegen umfassender verstanden und unterstützt werden.

Mit „Scaravoid“ greift das Empa-Team mit einem bereits für die medizinische Anwendung zugelassenen biologischen Polymergerüst gleich an mehreren Stellen unterstützend in den Vorgang ein. In einem Hochdruckreaktor wird das Polymer mittels superkritischem Kohlendioxid aufgeschäumt, wobei die Porengröße mithilfe von Druck und Temperatur fein gesteuert werden kann. Einmal in eine Verletzung platziert, soll das Polymergerüst mit seiner Arbeit beginnen: Einwandernden Zellen bietet es mit seiner offenporigen Architektur ein geeignetes Gerüst, um sich anzusiedeln. Da der Schaumstoff bioabbaubar ist, gestalten die Zellen die angebotene Polymerstruktur nach ihren Bedürfnissen um und bilden neues, funktionstüchtiges Gewebe.

Von der Küche ins Krankenhaus

Damit es beim Wiederaufbau des Gewebes nicht zu unerwünschter Narbenbildung kommt, ist das Polymergerüst mit einer bioaktiven Substanz beschichtet, die die Narbenbildung hemmen soll. Hier haben sich die Forscher in der Natur bedient und einen Stoff verwendet, den wir eher aus der Küche kennen als aus dem Krankenhaus: Curcumin.

Das Pulver der Kurkumawurzel, auch als gelber Ingwer bekannt, färbt als Zusatzstoff E100 Lebensmittel wie Senf oder Margarine und trägt im Currypulver zum Aroma bei. Als pharmakologische Komponente ist Curcumin hingegen wegen seiner entzündungshemmenden Eigenschaften interessant. Die Empa-Forscher versetzten Zellkulturen mit Curcumin und fanden heraus, dass die Produktion von Biomarkern, die typischerweise in Narben vorkommen, deutlich herunterreguliert wird.

Polymermembranen in klinischen Tests untersuchen

Der Schaumstoff kann in eine Hautwunde platziert werden und den natürlichen Heilungsprozess optimieren.
Der Schaumstoff kann in eine Hautwunde platziert werden und den natürlichen Heilungsprozess optimieren.
(Bild: Empa)

Eingebunden in das neu entwickelte Schaumstoffgerüst wird Curcumin nach und nach in der Wunde freigesetzt. Es steuert das Verhalten und die Funktion der Zellen, die in das Gerüst einwandern, und soll so die natürliche Balance der Wundheilung unterstützen. Was derzeit in Labortests an kleinen Polymerscheiben analysiert wird, soll in der klinischen Anwendung in Form von größeren Polymermembranen eingesetzt werden. Die Membranen könnten dann vom Arzt passend zugeschnitten und im Wundbett platziert werden. Vor allem bei schwerwiegenden Verletzungen, etwa nach Verkehrsunfällen oder starken Verbrennungen, sollen die Membranen in Zukunft die Wundheilung optimieren.

Originalpublikation zum Polymer: Rottmar M., et al.: In vitro investigations of a novel wound dressing concept based on biodegradable polyurethane, Sci Tech Adv Mater, 16(3), May 2015; DOI: 10.1088/1468-6996/16/3/034606

* Dr. A. Six, EMPA Eidgenössische Material- Prüfungs-und Forschungsanstalt, 8600 Dübendorf/Schweiz

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