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Kleine Teile, große Wirkung

Nanotechnologie: Wundauflagen und Neurodermitiker-Bekleidung profitieren
Kleine Teile, große Wirkung

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Viele Hersteller funktionaler Textilien im medizinischen Umfeld scheuen die potenziellen Risiken, die vom Einsatz nanoskaliger Partikel ausgehen. Nanotechnologie kommt dennoch zum Einsatz – in Form von Nanofasern oder zur Oberflächenfunktionalisierung.

Keine Regel ohne Ausnahme: Smith & Nephew gehört zu den Medizintechnikherstellern, die nanokristallines Silber für antimikrobielle Wundauflagen verwenden. Die unter dem Namen Acticoat vertriebenen Produkte bieten durch das Nanosilber Schutz gegen 150 verschiedene Bakterien. Bereits seit langem werden Silber-Ionen gegen Bakterien eingesetzt: Sie blockieren aktive Zentren in der Membranhülle des Bakteriums. Dadurch werden Transportvorgänge in der Membran unterbunden und das Bakterium stirbt. Silber in Nanopartikelform erhöht diese Wirksamkeit noch: „Je kleiner die Teilchen sind, desto reaktiver sind sie, weil sich die Oberfläche stark vergrößert. Silber in Nanopartikelform kann mehr Ionen abgeben. Damit erreicht man eine höhere Konzentration“, erklärt Dr. Klaus Jansen, Geschäftsführer des Forschungskuratoriums Textil e.V., Berlin.

Trotz der antibakteriellen Vorteile der kleinen Silberpartikel kommen sie in Deutschland kaum zum Einsatz in funktionalen Textilien. „Wir können Nanosilber durchaus in unsere Zellulosestrukturen einarbeiten. Technisch ist das kein Problem. Doch da unklar ist, ob und wie die beständigen und hoch reaktiven Nanopartikel durch Berührung mit der Haut und Wunden im Körper sowie in der Umwelt wirken, haben wir uns dagegen entschieden, sie im Markt einzuführen“, stellt Dr. Ralf-Uwe Bauer klar, Vorstand der Smart Fiber AG in Rudolstadt, einem Anbieter von Funktionsfasern, die im Lycocell-Verfahren hergestellt werden.
Das gleiche Argument führt auch Hans Werner Seliger an, Prokurist der Bremer Statex Produktions und Vertriebs GmbH: „So lange die Langzeitwirkungen der Nanopartikel nicht klar sind, lassen unsere Kunden die Finger davon.“ Bei den Kunden handelt es etwa um die Binamed Moll GmbH, Bayreuth, einen Hersteller von Neurodermitiker-Bekleidung. Statex veredelt für sie sowie deren Mitbewerber Garne, Fliese und Flächenware aus Polyamid mit 99%ig reinem Silber in einem nasschemischen Verfahren.
„Natürlich darf die Nanotechnologie niemanden gefährden. Doch Studien liefern keine Hinweise, dass diese Partikel toxisch wirken, wenn sie mit der Haut in Kontakt kommen“, kritisiert Jansen. „Mit dieser Diskussion bremsen wir die Wissenschaft aus.“
Um der Diskussion zu entgehen, setzen die Hersteller auf Silberpartikel im Mikrometer-Maßstab: Bei Statex sind sie zwischen 0,3 und 0,7 µm, bei der Nürnberger Bio-Gate AG durchschnittlich 10 µm groß. „Diese Partikel lassen sich sehr gut messen und verfolgen, wenn sie etwa in Kontakt mit der Haut kommen“, argumentiert Dr. Peter Steinrücke, Leiter Forschung & Entwicklung bei Bio-Gate.
Applizieren lässt sich das Silber unterschiedlich: Bei der Herstellung von Schmelzfasern wird der Kunststoff mit einem Konzentrat versehen und während des Schmelzvorgangs mit dem Silber eingearbeitet. Oder Fasern werden durch Finishes gezogen, in die sich Silber einarbeiten lässt. Die einfachste Lösung besteht in einer nachträglichen Imprägnierung des Textils.
Darüber hinaus hat Bio-Gate einen zweistufigen Prozess entwickelt, durch den Silberpartikel nicht in direkten Hautkontakt kommen. Dazu wird das Textil in einem Gasphasenprozess beschichtet. In einem Sputterprozess wird metallisches Silber auf einem Textil abgeschieden. Ein chemisches Beschichtungsverfahren (CVD) schließt sich an, bei dem Polysiloxanschichten die Silberpartikel umschließen und auf der Oberfläche dauerhaft verankern. Diese Plasmaschicht kann sehr dünn – unter 100 nm – aufgebracht werden und je nach Wunsch für weitere neue Oberflächeneigenschaften sorgen. „Für Auflagen, die nur relativ kurzfristig auf der Haut bleiben, sind beispielsweise antiadhäsive Effekte möglich, so dass Bakterien daran deutlich schlechter oder gar nicht mehr anhaften. Auch die Gleiteigenschaften des Materials lassen sich positiv verändern, so dass die Wundauflage den Wundheilungsprozess nicht stört, nicht in die Wunde einwächst und sich leichter ablösen lässt“, so Steinrücke.
So ist die Nanotechnologie bei Wundauflagen und Neurodermitiker-Textilien keinesfalls abgeschrieben: Chancen hat sie vor allem bei der Oberflächenfunktionalisierung: So könnten silikatische Nanopartikel künftig als Phasenvermittler zwischen einer hydrophilen Cellulosematrix und lipohilen organischen Komponenten eingesetzt werden. Smart Fiber arbeitet mit Partnern in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt Nanocell daran. Derzeit werden ungesättigte Fettsäuren wie Lein- und Rapsöl erprobt, die in Neurodermitiker-Bekleidung integriert wird. „Doch sind auch andere flüssige Wirkstoffe und Pharmaka denkbar, deren Abgabe sich durch die Nanopartikel gezielt steuern lässt“, sagt Bauer.
Solche Drug-Release-Systeme auf Nanobasis entwickeln auch die Hohenstein Institute, Bönnigheim: Sie tragen auf Wundauflagen Sol-Gel-Beschichtungen auf, die auf nanoskaligen Solen basieren. „Es handelt sich um eine spezielle Schicht, die ähnlich wie Keramik sehr inert ist“, erklärt Projektleiter Professor Dirk Höfer. Die Nanosole entstehen auf der Basis von saurer oder basischer Hydrolyse von Silicium- oder Metall-Alkoxiden. „Kommen die nanokristallinen Partikel an die Oberfläche, kondensieren sie und vernetzen sich dreidimensional. Damit kann man nicht mehr von Partikeln sprechen, sondern von einem Netzwerk.“
Ursprünglich hatten die Forscher aus Bönnigheim entdeckt, dass mit einer Nanosol-Schicht versehene Auflagen weit weniger stark auf der Wunde haften als herkömmlicher Mull. Dies forciert die Wundheilung. Die Idee der Wundtherapie mit dem Einbringen von Wirkstoffen in die Schicht kam später. Gute Ergebnisse erzielte das Team mit der Fixierung des Vitaminvorläufers Dexpanthenol, das die Hautregeneration fördert. Auch klassische antibakterielle Substanzen wie Antibiotika lassen sich problemlos auf Viskose anlagern. Für Anwendungen in der Zahnheilkunde wurde sogar mit Stickoxid ein antibakterielles Gas in eine Zahnwatterolle eingebracht. Höfer: „Auf einem Raum von wenigen Mikrometern entsteht für wenige Sekunden ein antibakterieller Effekt.“
Applizieren lassen sich die Nanosol-Schichten mit konventionellen Textiltechniken. „Im Prinzip ist die Technik auch so weit, dass sie in den nächsten Jahren im größeren Maßstab angewendet werden könnte“, sagt Höfer. Dennoch forscht er weiter. Denn noch ist nicht hinreichend geklärt, wie das Solgel gestaltet sein muss, damit die Abgabe von Medikamenten gezielt erfolgt.
Sabine Koll Journalistin in Böblingen
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