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Der Chemiker Muhammad Atif von der Universität Siegen hat zusammen mit Kollegen aus Siegen und Amsterdam ein neuartiges Hydrogel für Wundauflagen entwickelt. Es soll Wunden schützen und Infektionen verhindern. Für die Erfindung wurde bereits ein Patent angemeldet.
Die Haut ist das größte menschliche Organ. Wird sie verletzt, können durch Wunden Bakterien in den Körper gelangen und im schlimmsten Fall lebensbedrohliche Infektionen verursachen. Um die Wundheilung zu verbessern und bakterielle Infektionen zu vermeiden, haben Chemiker der Universität Siegen und des Amsterdam University Medical Center ein innovatives, therapeutisches Hydrogel für Wundauflagen entwickelt. Es schützt Wunden, unterstützt die Heilung und bekämpft wirksam Infektionen – auch solche durch multiresistente Bakterien. Ihre Erfindung haben sich die Wissenschaftler bereits patentieren lassen. Bis zur Marktreife ist jedoch noch weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig.
Federführend bei dem Projekt war Muhammad Atif, der in Pakistan und China Chemie studierte und anschließend im Rahmen des EU-Programms „STIMULUS“ an die Universität Siegen kam. „STIMULUS“ ist ein Marie-Skłodowska-Curie-Förderprogramm für Nachwuchswissenschaftler*innen, ausgerichtet auf die Entwicklung intelligenter Wundauflagen zur Infektionsbekämpfung. „Ich bin sehr froh, dass ich in das Programm aufgenommen wurde und so die Möglichkeit hatte, zusammen mit Kollegen das Hydrogel zu entwickeln. Dass daraus ein Patent hervorgegangen ist, ist natürlich ein toller Erfolg“, sagt Atif, der zu seiner Innovation auch gerade seine Doktorarbeit fertiggestellt.
Im Labor der Makromolekularen Chemie an der Universität Siegen entwickelte der gebürtige Pakistani eine Methode, Polymere – also große Moleküle – herzustellen und anschließend mittels Lichtbestrahlung miteinander zu verbinden: Zunächst zu Ketten und anschließend zu dreidimensionalen Netzwerken. Werden diese mit Wasser zum Quellen gebracht, entsteht daraus ein Hydrogel. „Bei dem Hydrogel handelt es sich um einen Festkörper, der jedoch sehr viel Wasser enthält – seine Konsistenz lässt sich gut mit Gelantine vergleichen“, sagt Prof. Dr. Ulrich Jonas, der Atifs Doktorarbeit betreut. Der Clou: In das Hydrogel wird zusätzlich ein Protein eingebettet, das antimikrobielle Eigenschaften besitzt und Wundinfektionen verhindern kann.
Die Expertise zu dem Protein steuerte die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Sebastian Zaat am Amsterdam University Medical Center bei, wo Muhammad Atif im Rahmen des Programms mehrere Monate forschte. „Der große Vorteil dieses Proteins ist, dass bisher keine Resistenzen dagegen bekannt sind – anders als bei vielen Antibiotika, die bislang zur Vorbeugung und Behandlung von Infektionen eingesetzt werden“, erklärt Atif. Das Protein ist fest in dem Hydrogel verankert und gelangt nicht in den Körper der Patient*innen. Es wirkt direkt über die Geloberfläche wie ein „Kontaktgift“: Treffen Bakterien darauf, werden sie unschädlich gemacht.
Ein weiterer Pluspunkt des neuartigen Hydrogels liegt für Prof. Jonas in dessen gewebeähnlicher Struktur: „In entsprechend ausgestatteten Wundverbänden kann das Hydrogel im wässrigen Wundmedium quellen und klebt nicht an der Haut. Dadurch kann die Wunde besser abheilen.“ Zudem ist das Hydrogel luftdurchlässig und leitet Wundflüssigkeit ab. Häufige Verbandswechsel, bei denen Wunden erneut aufreißen können, sind nicht mehr notwendig: Optional kann ein Farbindikator in das Hydrogel integriert werden, der frühzeitig anzeigt, wenn sich schädliche Bakterien in der Wunde befinden.
Um das Hydrogel in die medizinische Anwendung zu überführen, ist weitere Forschungsarbeit erforderlich. So muss unter anderem eine Möglichkeit gefunden werden, das Hydrogel mit einer Wundauflage zu verbinden – hierfür ist technologische Entwicklungsarbeit in Kooperation mit Industriepartnern notwendig. Zudem müssen Verfahren gefunden werden, das Hydrogel sowie das eingebettete Protein in größeren Mengen herzustellen, erläutert Prof. Jonas. Und nicht zuletzt gilt es, die Verträglichkeit für den Menschen wissenschaftlich nachzuweisen.
In ihrer Entwicklung sehen Muhammad Atif und Prof. Jonas großes Potenzial: „Resistenzen nehmen weltweit zu, gleichzeitig leiden immer mehr Menschen an chronischen Wunden – etwa infolge von Diabetes. Prognosen zufolge könnten Infektionen durch antibiotikaresistente Mikroorganismen bis 2050 Krebs als häufigste Todesursache ablösen. Innovationen wie das neu entwickelte Hydrogel werden daher dringend gebraucht.“
Hintergrund:
Bei STIMULUS handelt es sich um ein europäisches Schulungsnetzwerk im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen als Teil des EU-Programms „Horizon 2020“. Es ermöglichte den teilnehmenden Nachwuchswissenschaftler*innen eine einzigartige Ausbildung in unterschiedlichen Disziplinen – inklusive Aufenthalten an Partneruniversitäten und Forschungseinrichtungen. Weitere Informationen finden Sie hier: https://www.stimulus-etn.eu/
Bei der Patentierung und der Suche nach Industriepartnern für die weiteren Entwicklungsschritte werden die Wissenschaftler von der PROvendis GmbH unterstützt – einem zentralen Dienstleister für Wissens- und Technologietransfer in NRW.
Prof. Dr. Ulrich Jonas (Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie)
E-Mail: jonas@chemie.uni-siegen.de
Tel.: 0271 740-4713
Muhammad Atif
E-Mail: muhammad.atif@uni-siegen.de
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists, all interested persons
Chemistry, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research projects, Research results
German
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