Prozessoptimierung und Lösungen

Antimikrobielle Ober­flächen: Neue Chance gegen Krankenhaus­infektionen?

Nosokomiale Infektionen zählen zu den häufigsten Risiken für Patienten während eines Krankenhausaufenthaltes. Sie bedrohen die Qualität der Versorgung immens. Eine hilfreiche Ergänzung zu den herkömmlichen Hygienemaßnahmen könnte es sein, die Krankheitserreger von Oberflächen im Patientenumfeld von vornherein fernzuhalten.

Normalerweise begeben sich Patienten in ein Krankenhaus, um ihre Erkrankungen behandeln zu lassen oder ihre Lebensqualität zu verbessern. Aber was passiert, wenn sie sich, anstatt geheilt zu werden, neue Infektionen zuziehen, die ihr Leiden noch verlängern? Die WHO definiert solch eine Krankenhaus- oder nosokomiale Infektion (Englisch: healthcare-associated infection, HAI) als „eine Infektion, die bei einem Patienten während des Aufenthalts oder einer Behandlung in einem Krankenhaus oder einer anderen Gesundheitseinrichtung auftritt, die zum Zeitpunkt der Aufnahme nicht vorhanden oder in der Inkubationsphase war1“.

Solche HAIs stellen Kliniken vor große Herausforderungen und sind für die Qualität der Patientenversorgung sowie die Sicherheit der Patienten ein ernsthaftes Risiko. Darüber hinaus verursachen sie Gesundheitssystemen erhebliche Kosten von geschätzten sieben Milliarden Euro pro Jahr in Europa2. Nach Angaben des Europäischen Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (European Centers for Disease Control and Prevention, ECDC) sind in der EU jedes Jahr mehr als vier Millionen Menschen von HAIs betroffen3. In Deutschland werden etwa sechs Prozent der jährlichen 400.000 bis 600.000 HAIs durch multiresistente Krankheitserreger verursacht, wie die Daten des deutschen nosokomialen Infektionserfassungssystems KISS zeigen. Dieses beschäftigt sich mit einer genauen Überwachung solcher Infektionen4.

Kontamination von Oberflächen verhindern

Um HAIs zu verhindern, sind Händehygiene, eine strenge Überwachung der Infektionskontrolle und Reinigungspläne die wichtigsten Maßnahmen. Die Reduktion der Oberflächenkontamination in der Patientenumgebung mithilfe von antimikrobiellen Beschichtungen, könnte allerdings noch zusätzlich zur Prävention von HAIs beitragen5. „Wenn man über antimikrobielle Substanzen spricht, ist es wichtig zu verstehen, dass 80 Prozent der nosokomialen Infektionen vom Körper selbst ausgehen. Bakterien besiedeln unsere Haut und den Magen-Darm-Trakt und können während Operationen oder durch Katheter in den Körper des Patienten gelangen“, erklärt Prof. Cornelia Lass-Flörl von der Medizinischen Universität Innsbruck, Österreich. Sie ist dort Direktorin der Sektion für Hygiene und Medizinische Mikrobiologie. „Die restlichen 20 Prozent der HAIs werden von exogenen Krankheitserregern verursacht, die aus der Umwelt kommen. Diese Infektionen könnten vermieden werden, wenn man die Oberflächenbesiedlung durch Keime verringert. Dennoch gibt es derzeit keine eindeutigen klinischen Daten, die einen Zusammenhang zwischen der Kontamination von Oberflächen, die Patienten umgeben, und der Häufigkeit von HAIs belegen.“ Daran arbeiten Forscher zurzeit noch.

Prof. Cornelia Lass-Flörl, Direktorin der Sektion für Hygiene und Medizinische Mikrobiologie an der Medizinischen Universität Innsbruck, Österreich.

So sollen antimikrobielle Beschichtungen die Kontamination von Oberflächen in Gesundheitseinrichtungen reduzieren. Sie stellen ein probates Mittel dar, um die Übertragung gefährlicher Krankheitserreger in Krankenhäusern zu verringern, da sie die üblichen Strategien zur Infektionsprävention ergänzen6. Krankheitserreger wie Clostridium difficile Sporen, Vancomycin-resistente Enterococci (VRE), Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Acinetobacter baumannii und Noroviren können sich an Oberflächen anlagern, eine Biofilmschicht bilden und dort Tage oder sogar Monate überleben7.

Auch die Mitarbeiter können Krankheitserreger übertragen, da sie während der Patientenversorgung kontaminierte Oberflächen wie Tür- und Fenstergriffe oder Lichtschalter berühren. „Patienten auf der Intensivstation erleiden am ehesten HAIs“, erklärt Lass-Flörl. „Diese Patienten haben in der Regel einen zentralen Venenzugang, einen Harnkatheter und werden intubiert. Solche Zugänge stellen eine Brücke von der Außenumgebung in den Körper dar. Die Erreger, häufig resistente Mikroben, können entlang dieser Katheter in das Blut, die Blase oder die Lunge wandern und dann Infektionen verursachen.“

Herausforderungen für die neuen Lösungen

Derzeit laufen zahlreiche Tests zur Entwicklung neuer antimikrobieller Oberflächenbeschichtungen. Diese müssen Desinfektionsmitteln widerstehen, die bei der täglichen Reinigung verwendet werden, und dürfen gleichzeitig selbst keine Resistenzen verursachen. Außerdem sollten sie gegen Bakterien, Viren und Pilze gleichsam wirksam, aber dabei nicht toxisch sein. Während manche der Materialien verhindern, dass sich die Krankheitserreger physikalisch an die Oberfläche binden, töten andere Materialien die Mikroben, die sich bereits dort befinden, chemisch ab.

Bevor neue antimikrobielle Beschichtungen etabliert werden können, ist es wichtig, die Wechselwirkungen zwischen Mikroben und Materialien zu verstehen. Innovative Ansätze sind zum Beispiel die sogenannten „nanorauen“ Titanoberflächen, die die mikrobielle Adhäsion deutlich reduzieren8 oder auch Polyethylen-Glykol (PEG)-beschichtete Oberflächen und diamantähnliche Kohlenstoff (DLC)-Filme oder -Polymere. Alle diese Beschichtungen verhindern, dass Krankheitserreger an Oberflächen anhaften können. Ihnen fehlen jedoch biozide Eigenschaften. Alternativ können antimikrobielle Verbindungen wie Kupfer, Silber, Silane, Antibiotika und Triclosan zu den Beschichtungen hinzugefügt werden, um Krankheitserreger zu eliminieren.

Die antimikrobielle Wirksamkeit von Kupfer wurde bereits in mehreren Untersuchungen nachgewiesen. Das Metall schwächt die Membran von Bakterien, wodurch Kupfer-Ionen in die Erreger eindringen und deren Vermehrung verhindern. Verkupferte Oberflächen enthalten dadurch 90% weniger Bakterien als herkömmliche Oberflächen9. Bislang ist Kupfer das einzige Material mit nachgewiesener antimikrobieller Wirkung im klinischen Umfeld10.

Die infektiösen Mengen variieren je nach Erreger

„Das Angebot antimikrobiell wirksamer Substanzen auf dem Markt ist sehr umfangreich. Es gibt jedoch nur sehr wenige Oberflächen, die unter realen Bedingungen eine langanhaltende antimikrobielle Wirksamkeit zeigen“, sagt Lass-Flörl. „Unternehmen testen ihre Produkte oft nach dem japanischen Industriestandard (JIS), der nicht den klinischen Rahmen darstellt. Dort werden antimikrobiellen Oberflächen in Flüssigkeiten eingelegt oder feucht gehalten und es wird geschaut ob unter diesen Bedingungen die Mikroben sterben oder nicht. Die Unternehmen halten die antimikrobiellen Oberflächen feucht und schauen, ob die Mikroben unter diesen Bedingungen sterben oder nicht. Feuchtigkeit und Temperatur sind also viel höher als in der Praxis. Wir konnten einen begrenzten antimikrobiellen Effekt bei den antimikrobiellen Oberflächen beobachten, wenn diese gereinigt oder desinfiziert wurden. Die eben erwähnten Einschränkungen erschweren es, den Einfluss antimikrobieller Beschichtungen auf die Häufigkeit von HAIs einzuschätzen.“11

Zudem verhindern fehlende technische Spezifikationen, Hygieneanforderungen und klinische Richtlinien, dass antimikrobielle Beschichtungen in Gesundheitseinrichtungen verwendet werden können. Weitere Studien zur Dekontamination im Gesundheitswesen sind erforderlich, um mehr Informationen über die Rolle antimikrobieller Oberflächen bei der Infektionsprävention und bei der Bekämpfung multiresistenter Krankheitserreger zu gewinnen. „Trotz der noch zu überwindenden Hindernisse lohnt es sich auf jeden Fall, weiter in diese Richtung zu forschen, da dieser Ansatz sehr vielversprechend ist“, erklärt Lass-Flörl abschließend.

Weiterführende Informationen

  1. The burden of health care-associated infection worldwide, WHO
  2. Evaluating the clinical and economic burden of healthcare-associated infections during hospitalization for surgery in France, LaMarsalle L et al., Epidemiol Infect.
  3. Antimicrobial Resistance and Healthcare-associated Infections Programme, ECDC
  4. Pneumonia associated with invasive and noninvasive ventilation: an analysis of the German nosocomial infection surveillance system database., Kohlenberg A et al., Intensive Care Med.
  5. Hospital Door Handle Design and Their Contamination with Bacteria: A Real Life Observational Study. Are We Pulling against Closed Doors?, Wojgani H., PLoS One
  6. Antimicrobial surfaces to prevent healthcare-associated infections: a systematic review., Muller MP et al., J Hosp Infect.
  7. Controlling Hospital-Acquired Infection: Focus on the Role of the Environment and New Technologies for Decontamination, Dancer SJ, Clin Microbiol Rev.
  8. Nanorough titanium surfaces reduce adhesion of Escherichia coli and Staphylococcus aureus via nano adhesion points., Lüdecke C et al., Colloids Surf B Biointerfaces
  9. Role of copper in reducing hospital environment contamination., Casey AL et al., J Hosp Infect.
  10. Kritische Analyse antibakterieller Beschichtungen, Prof. Cornelia Lass-Flöhrl
  11. Self-disinfecting surfaces and activity against Staphyloccocus aureus ATCC 6538 under real-life conditions., Brühwasser C et al., J Hosp Infect.
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