Donnerstag, 14. August 2014

Kupfer in der Krankenhaushygiene: Ist Kupfer wirklich ein Keimkiller?

Der Keimkiller Kupfer in der Krankenhaushygiene: Mythos oder Wahrheit?

Kupfer gegen Bakterien

Seit längerem ist bekannt, dass Bakterien in direktem Kontakt mit Kupfer nach kurzer Zeit absterben. Doch warum dies so ist, konnten Wissenschaftler bislang nicht vollständig erklären.

Der Einsatz von Kupferhaltigen Materialien in Krankenhäusern gegen Keime

Täglich infizieren sich 80.00 Menschen in Krankenhäusern mit nosokomialen Keimen (Laut dem letzten Bericht des „European Centre for Disease Prevention and Control“(ECDC)).Geschätzt werden in etwa 30.000-40.000 Todesfälle, die aus einer solchen Infektion einhergehen. Um die weitere Verbreitung von Krankenhauskeimen zu minimieren werden bereits kupferhaltige Materialien eingesetzt. Diese finden an Türklinken, Lichtschalter oder Wasserhähnen Verwendung.

Doch die Wirkungsweise, wie die Bakterien durch das Kupfer angegriffen werden, ist noch nicht genau geklärt. Wissenschaftler der Universität des Saarlandes und der Universität Tomsk konnten in Laborversuchen beweisen, dass die Bakterien nur in direkten Kontakt mit der Kupferoberfläche ihr Ende finden. Kupferionen in einer benetzenden Flüssigkeit allein, reichen dafür nicht aus. Drei verschiedene Theorien über die Mechanismen stehen im Gespräch und werden weltweit von Wissenschaftlern genauer untersucht. Zum einen wird angenommen dass das Kupfer die Zellwände der Bakterien destabilisiert und diese dann auslaufen. Zum anderen wird vermutet, dass Kupfer die DNA der Bakterien nach einem noch unbekannten Mechanismus in kleine Fragmente zerfallen lässt. Beobachtet wurde bisher auch ein giftiger Prozess der Kupferionen auf Eisen und Zink, welcher bewirkt, dass diese lebenswichtigen Spurenelemente verdrängt werden. Nachweisen ließen sich aber schließlich Kupferionen im inneren der Zellwand der Keime, aber wie das zum Tod der Bakterien führt, ist den Wissenschaftlern noch ein Rätsel.

Tod der Bakterien nur durch direkten Kontakt zur Kupferoberfläche

Im Laborversuch mittels Laserintereferenztechnologie des Steinbeis-Forschungszentrums für Werkstofftechnik in Saarbrücken (MECS) wurden auf (mit einer Nanometer dünnen, lichtempfindlichen Kunststoffschicht überzogene) Kupferplatten durch Bestrahlung mit einem Interferenzmuster winzige Lochstrukturen erzeugt. Diese Löcher sind mit einem halben Mikrometer Durchmesser gerade etwas kleiner, als der Durchmesser einer Bakterie. Somit kommen sie der Kupferoberfläche zwar nahe, haben aber keinen direkten Kontakt damit. Das verblüffende Ergebnis war daraus, dass die Bakterien, die die Kupferoberfläche nicht berühren, nicht zerstört wurden, obwohl dieselbe Menge an Kupferionen freigesetzt wurde, als bei einer nicht beschichteten Oberfläche. Durch den Versuch konnte deutlich gemacht werden, dass Bakterien in direktem Kontakt zur Oberfläche stehen und die Kupferionen aufnehmen müssen.

Ist Korrosion für Kupfer ein Problem?

Auf Kupfer oder Kupferlegierungen bildet sich durch witterungsbedingte Korrosion eine Schicht aus Kupferoxiden, die Patina. Laut den Untersuchungen der Wissenschaftler der Universität des Saarlandes und der Universität Tomsk, tötet das kupferreiche Kupfer(I)oxid der Patina, die Bakterien annähernd effizient wie reines Kupfer ab. Daraus folgt, dass selbst angelaufene Kupferoberflächen die bakterielle Wirkung nicht verlieren.

Neuartige Werkstoffe zur Keimabtötung

Mithilfe der in Versuchen und Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse sollen effiziente, antibakterielle Werkstoffe auf Kupfer-Basis hergestellt werden. Die Keimtötende Wirkung soll lange bestehen bleiben können und durch Reinigungs- und Desinfektionsmittel nicht neutralisiert werden. Mit Lasern kann die Oberflächenstruktur direkt verändert werden um Beispielsweise mikroskopisch kleine Muster in der Größenordnung der Bakterien zu erzeugen. Medizinische Einrichtungen, wie Krankenhäuser oder Pflegeheime würden von Türgriffen oder Wasserhähnen aus Kupfer profitieren um die Infektionsgefahr zu reduzieren. Aber auch in öffentlichen Gebäuden und Verkehrsmitteln wären solche Griffe und Türklinken von Vorteil.

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