Chronische Wunden behandeln Pflaster bringt Licht in die Wundbehandlung

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Wenn das Pflaster aktiv zur Wundheilung beiträgt, würde das nicht nur Betroffenen helfen, sondern auch das Gesundheitssystem insgesamt entlasten. Für ein solches Pflaster haben Forschende der Empa nun ein passendes Material entwickelt, das bei Lichteinfall kontrolliert Wirkstoffe freisetzt.

Der menschliche Körper besitzt die faszinierende Fähigkeit, sich selbst zu heilen. Dazu ersetzt er jeden Tag Millionen von alten Zellen durch neue. Einige Krankheiten können diese Heilungsmechanismen jedoch behindern: so etwa Diabetes Mellitus, eine Krankheit, die allein in der Schweiz über 500.000 Menschen betrifft.

Wird eine Diabetes-Erkrankung nicht oder ungenügend behandelt, schädigt der hohe Blutzuckerspiegel Blutgefäße und Nerven, wodurch die Füße schlecht durchblutet werden. Dies wiederum kann das diabetische Fußsyndrom auslösen: Schon durch eine Druckstelle im Schuh können Wunden an den Füßen entstehen. Während eine solche Wunde bei gesunden Menschen innerhalb von ein bis zwei Wochen verheilt, kann sie bei Betroffenen chronisch werden – also trotz Pflege länger als vier Wochen nicht verheilen.

Um die Behandlung chronischer Wunden kümmert sich in der Regel ein Team aus den Disziplinen Dermatologie, Chirurgie und Pflege. Die Wunde erfordert engmaschige Kontrollen und einen Verbandswechsel mindestens alle drei Tage. Und das häufig bis zu einem Jahr. Aufgrund dieses großen personellen Aufwands sind chronische Wunden nicht nur für den individuellen Patienten eine Last, sie stellen zudem eine ernstzunehmende ökonomische Belastung für das Gesundheitswesen dar.

Beschleunigte Wundheilung

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Wirkstoffabgabe mit Licht steuern

Um diese Behandlungskosten zu reduzieren und das Gesundheitspersonal zu entlasten, arbeiten Forschende der Empa an neuen Behandlungsmethoden für chronische Wunden. Das Team um Luciano Boesel und Giorgia Giovannini aus der Abteilung „Biomimetic Membranes and Textiles“ in St. Gallen hat ein Material entwickelt, das unter Lichteinstrahlung kontrolliert Wirkstoffe abgibt und dadurch die Wirksamkeit der Behandlung verbessern sowie ihre Nebenwirkungen reduzieren könnte.

Dafür haben die Forschenden Siliziumdioxid-Nanopartikel mit dem gängigen Wunddesinfektionsmittel Chlorhexidin beladen. Anschließend haben sie diese mit einem Polymermantel beschichtet, der mit speziellen molekularen Fotoschaltern versetzt ist. Werden diese Fotoschalter mit sichtbarem LED-Licht bestrahlt, verändern sie ihre Struktur, wodurch der Polymermantel anschwillt und seine Wasserdurchlässigkeit erhöht. Dadurch kann das Chlorhexidin aus dem Siliziumdioxid-Kern austreten. Wird das LED-Licht ausgeschaltet, ziehen sich die Polymer-Moleküle zusammen und nehmen wieder ihre ursprüngliche, wasserdichte Form an.

„Eingebaut in ein Pflaster, ermöglicht dieses System eine kontrollierte Wunddesinfektion“, erläutert Boesel. „Der Zeitpunkt und die Dosis des freigesetzten Wirkstoffs lassen sich steuern, indem man die Dauer oder Intensität der Bestrahlung und die Wellenlänge des Lichts variiert.“

Personalisierte Wundbehandlung ermöglichen

Das System gibt den Wirkstoff kontrolliert ab. Damit hat es gegenüber anderen Pflastern den Vorteil, dass es das Medikament genau dosiert und so die Gefahr vermindert, dass die Bakterien in der Wunde Resistenzen entwickeln. „Am besten wäre es, wenn wir dieses neue System der lichtgesteuerten Wirkstoffabgabe mit einem Wundsensor kombinieren könnten, der laufend die Anzahl und Art der Bakterien bestimmt, die in der Wunde vorhanden sind“, ergänzt Boesel.

Ein Wundsensor, wie etwa derjenige, den die Empa 2025 entwickelt hat, würde eine zusätzliche Weiterentwicklung des Pflasters ermöglichen: Denn Siliziumdioxid-Nanopartikel lassen sich nicht nur mit einem Wunddesinfektionsmittel aufladen, sondern auch mit anderen therapeutischen Wirkstoffen, und der Polymermantel lässt sich mit unterschiedlichen Fotoschaltern ausstatten. Je nachdem, welche Wellenlänge das Licht hat, mit dem man das Pflaster bestrahlt, aktiviert dieses unterschiedliche Fotoschalter. Die Wunde ließe sich somit gezielt mit genau dem Wirkstoff behandeln, der aufgrund des registrierten Bakterienbefalls zu dem Zeitpunkt nötig wäre. „Das wäre ein wichtiger Schritt in Richtung einer personalisierten Wundbehandlung“, betont Boesel. Er sieht einen großen Nachteil des heutigen Wundbehandlungs-Standards darin, dass die Wunde immer ungefähr gleich versorgt wird, egal mit welchen Bakterien sie besiedelt ist.

Klinische Studie angestrebt

Wie und wann dieses System der lichtgesteuerten Wirkstoffabgabe tatsächlich in der Praxis zum Einsatz kommen kann, ist derzeit noch nicht klar. Boesels Team hat es im Labor entwickelt und bisher ausschließlich im Reagenzglas getestet. In einem nächsten Schritt muss es auf den klinischen Bedarf angepasst werden. „Wir sind in Kontakt mit verschiedenen Kliniken, die grundsätzlich interessiert wären an einem solchen System“, sagt der Forschungsleiter. Er ist derzeit auf der Suche nach Interessierten, die das System in ihrer Doktorarbeit weiterentwickeln könnten. Danach wird das System mehrere Phasen von klinischen Studien durchlaufen müssen, bevor es als Teil eines medizinischen Produkts in der Schweiz eine Zulassung erhält.

Selbst wenn also alles gut läuft, werden Menschen mit dem diabetischen Fußsyndrom noch einige Jahre warten müssen, bis sie von dem Hightech-Pflaster mit lichtgesteuerter Wirkstoffabgabe profitieren können. Sollte es jedoch erfolgreich sein, würde es ihnen zahlreiche Krankenhausbesuche ersparen. Nicht zuletzt würde es auch das Gesundheitssystem entlasten: Selbst, wenn die Herstellung der Pflaster teurer wäre als die herkömmlicher Pflaster, würden sie diese Kosten durch den geringeren Personalbedarf mehr als ausgleichen.

Originalpublikation: Clerc, M., Zuber, F., Oberhänsli, L., Elbs-Glatz, Y., Miguel, M. M., Kissling, V. M., … Giovannini, G.: Photo-controlled antibacterial drug release from DASA-coated silica particles for improved treatment of wound infections, Advanced Functional Materials (2026), 36(38), e31727 (13 pp.); DOI: 10.1002/adfm.202531727