Mikroporöser anti-infektiver Katheter

Mikroporöser anti-infektiver Katheter

Die Idee eines neuen Funktionsprinzips für ein anti-infektives Kathetersystem ist einer der Preisträger im „Innovationswettbewerb zur Förderung der Medizintechnik 2004“. Es wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ausgezeichnet und gefördert.
Förderkennzeichen: 01EZ0412
Pressemitteilung BMBF: PDF-Datei (60 KB)

Zahlreiche Anstrengungen werden unternommen, die zunehmende Verbreitung von multiresistenten Keimen zu verhindern. Bei künstlichen Oberflächen, die mit bioaktiven Substanzen versehen wurden, ergibt sich sowohl die Problematik der Resistenzentwicklung als auch der zeitlich begrenzten Wirkung in vivo.
Allerdings sind Katheter ein essenzieller Bestandteil vieler Therapien und ermöglichen den Zugang zum Körperinnern. Besonders der zentralvenöse Katheter (ZVK) findet breite Anwendung. Da er einen Zugang zum Herz-Kreislauf-System für Infusionen bietet, stellt er bedauerlicherweise auch einen Zugangsweg für Keime, besonders Bakterien, dar, die Infektionen verursachen. Sie siedeln sich auf der Fremdkörperoberfläche (hier der Katheter) an und bilden eine schützende Schicht aus Polysacchariden, den Biofilm . Innerhalb dieser Matrix vermehren sich die Bakterien und lösen sich in zeitlicher Abfolge nach Erreichen bestimmter Entwicklungsstadien ab, was zu einer Bakteriämie und unter Umständen sogar zur Blutvergiftung (Sepsis) führt.
Diese und ähnliche Krankenhausinfektionen (nosokomiale Infektionen) bewirken zusätzliches Leid und Komplikationen beim Patienten und können auch zum Tod führen. Es gibt derzeit mehr als 40.000 Fälle pro Jahr allein in den USA. Nosokomiale Blutstrom-Infektionen sind für 3,5 Millionen zusäliche Krankenhaustage und 3,5 Milliarden Dollar an Kosten allein in den USA verantwortlich. Deshalb sind kreative Ansätze gefragt, um gegen die stetig ansteigenden Kosten der Gesundheitssysteme weltweit besonders auch in diesem Bereich vorzugehen.

Die Natur hat einen Weg gefunden, die Ansiedlung von Bakterien wirksam zu verhindern. Zum Beispiel leben Amphibien in einer feuchten Umgebung mit einer permanent feuchten Haut – ein idealer „Brutplatz“ für Bakterien. Allerdings haben die Bakterien eine Schwäche. Auf der Seite, an der sie sich auf der Oberfläche anlagern, können sie ihre Schutzschicht nicht absondern. Amphibien machen sich dies zu Nutze und scheiden selbst Substanzen (u. a. antimikrobielle Peptide) durch ihre Haut aus, die der Anlagerung der Bakterien entgegenwirken.

Das Ziel dieser Untersuchung ist die Machbarkeit eines neuen Konzepts (Patent-Nr. 101 00 069) zu prüfen, was die Ausscheidung von Substanzen aus einer mikroporösen Oberfläche eines Verweil-Katheters beinhaltet, um so Infektionen dadurch vorzubeugen, dass die Entwicklung von Biofilmen verhindert wird.

Schema des Katheter-Systems

Vorläufige Untersuchungen wurden mit einem mikroporösen Polypropylen-Schlauch mit einer Porenweite von 0,2 µm durchgeführt. Gartenerde wurde zur Inokulation der Schlauchoberfläche verwendet. Flussraten von Mineralöl zwischen 15 und 150 µl/min wurden erzielt, indem das distale Schlauchende verschlossen wurde und das proximale Ende an eine Rollerpumpe angeschlossen wurde. Dies wurde mit zwei zusätzlichen Experimenten verglichen, bei denen entweder Leitungswasser oder kein Perfusat verwendet wurde. Die Biofilmbildung wurde mit Alzianblau-Färbung der Polysaccharide bewertet. Fünftägige Experimente zeigten die Überlegenheit der öl-perfundierten Schläuche. Kein Biofilm konnte auf deren Oberfläche beobachtet werden. Perfusion mit Leitungswasser zeigte dagegen nur eine minimale Biofilmreduktion im Vergleich zu den nicht-perfundierten Schlauchoberflächen.

Es wird angenommen, dass die Öl-Perfusion durch die Oberfläche einen Öl-Film erzeugt, der sich fest an den Katheter anlagert und so eine undurchdringliche Barriere für die Mikroben darstellt. Weitere Studien werden eine hydrophile Oberfläche einschließen, die von einer wasser-basierten Substanz durchströmt wird, die auch Antibiotika enthalten kann. Dies wäre auf ein ZVK-System anwendbar. Zunehmende Suszeptibilität und Ablösung von zuvor oberflächen-haftenden Bakterien wird erwartet. Eine begleitende Untersuchung wird hinsichtlich des Potenzials des Konzepts bezüglich der Unterdrückung der Stadien der Biofilm-Reifung, zum Beispiel initiale Adhäsion, Kolonie-Bildung und Polysaccharid-Matrix-Generierung, durchgeführt.

Links und Publikationen zu dem Katheter-System (teilweise in Englisch):

Das Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01EZ0412 gefördert.

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