Antimikrobielle Oberflächen und Materialien für medizinische Zwecke

Eine therapieassoziierte Infektion (HAI) ist eine Infektion, die jemand in einem Krankenhaus, einer Langzeitpflegeeinrichtung, einem chirurgischen Zentrum oder einer anderen Gesundheitseinrichtung bekommt. Nach Angaben der CDC erkrankt 1 von 31 Patienten an mindestens einer HAI, nachdem sie in einem Krankenhaus behandelt wurden. Obwohl die Rate der HAI in den letzten Jahren zurückgegangen ist, sind häufig berührte Oberflächen wie Tische, Möbel und Touchscreen-Computer nach wie vor ein Problem, da sie erheblich zur Zahl der HAI beitragen. Antimikrobielle Oberflächen sind so konzipiert, dass sie das Wachstum von Mikroben, einschließlich Bakterien, Pilzen und Schimmel, verhindern. Dadurch wird die Verbreitung von Infektionskrankheiten wie MRSA, Staphylococcus, E. Coli und COVID-19 reduziert.

Antimikrobiell wird von Merriam-Webster definiert als „Zerstörung oder Hemmung des Wachstums von Mikroorganismen und insbesondere pathogenen Mikroorganismen“. Es wird manchmal austauschbar mit „antibakteriell“ verwendet, aber antibakteriell ist nur ein Teil der antimikrobiellen Wirkung. Zu den Mikroben gehören Bakterien, Pilze, Hefe, Schimmel und Viren, wie z.B. SARS-CoV-2, das Virus, das die Coronavirus-Krankheit verursacht.

Feste und weiche Oberflächen verwenden unterschiedliche antimikrobielle Wirkstoffe. Wie Sue Barnes, RN, CIC, FAPIC in ihrem Artikel in Infection Control Today erklärt, „gehören zu den antimikrobiellen Mitteln, die zur Herstellung fester Oberflächen verwendet werden, Kupfer, Silber und Organosilan. Zu den antimikrobiellen Mitteln, die zur Imprägnierung weicher Oberflächen verwendet werden, gehören Triclosan, quartäres Ammoniumsilan, Zinkpyrithion und Verbindungen auf Silberbasis.“ In diesem Artikel werden wir uns auf harte Oberflächen konzentrieren, insbesondere auf Kunststoffe in medizinischer Qualität und antimikrobielle Beschichtungen, die beide bei Teguar Medical Computers verwendet werden.

Antimikrobielle Beschichtung

Die in antimikrobiellen Beschichtungen verwendeten Verbindungen variieren, enthalten aber häufig Kupfer, Silber und andere metallbasierte Verbindungen, die natürliche antimikrobielle Eigenschaften haben. Die Beschichtungen wirken in der Regel, indem sie einen antimikrobiellen Wirkstoff aus der Oberfläche freisetzen, der Mikroben abtötet, bevor sie die Chance haben, sich auf der Oberfläche festzusetzen. Sie können die Oberfläche auch antiadhäsiv machen, so dass die Mikroben nicht an der Oberfläche haften können. (Siehe Abbildung 2 in diesem Artikel, um zu veranschaulichen, wie antimikrobielle Beschichtungen Mikroben abwehren).

Antimikrobielle Beschichtungen haben den Vorteil, dass sie auf fast jede Oberfläche im Gesundheitswesen aufgebracht werden können. Eine kürzlich durchgeführte Studie ergab, dass die Anwendung einer antimikrobiellen Beschichtung auf Patientenzimmern und Gemeinschaftsbereichen in zwei Krankenhäusern die HIAs im Laufe eines Jahres um 36% reduzierte. Die Studie ergab auch, dass nach dem Auftragen der Beschichtung die Gesamtmenge der vorhandenen Bakterien um mehr als 75% zurückging.

Ein Nachteil von antimikrobiellen Beschichtungen ist, dass sie mit der Zeit an Wirksamkeit verlieren. Wenn ein ganzes Krankenhaus mit einer antimikrobiellen Beschichtung besprüht wird, könnte es zeit- und kostenaufwendig sein, die Beschichtung erneut aufzutragen. Außerdem sind die toxikologischen und ökologischen Auswirkungen noch nicht vollständig untersucht worden. Für medizinische Geräte wie Touchscreen-PCs sind antimikrobielle Beschichtungen jedoch ein sehr wirksames Mittel, um Patienten und Personal zu schützen und die Rate der Infektionskrankheiten zu senken.

Medizinischer Kunststoff

Eine einfache und äußerst wirksame Methode zur Reduzierung von Infektionskrankheiten ist das häufige Abwischen von Oberflächen mit starken chemischen Desinfektionsmitteln. Die meisten Kunststoffe, polierten Oberflächen und Standard-LCD-Touchscreens werden jedoch durch die Verwendung von Desinfektionsmitteln zersetzt. Laut SABIC, einem Hersteller von Chemikalien, „kann die Einwirkung von Chemikalien entweder zu physischem Abbau (Spannungsrisse, Risse, Aufquellen und Verfärbung) oder zu chemischem Angriff (Reaktion der Chemikalien mit dem Polymer und Verlust der Eigenschaften des thermoplastischen Materials) führen.

Wenn Kunststoff rissig wird, weil er medizinischen Chemikalien ausgesetzt ist, schafft dies eine unsichere Umgebung für Patienten und Ärzte. Risse schaffen Raum für das Wachstum von Keimen und Bakterien und können scharf sein. Außerdem kann jede Beschädigung des Gehäuses eines Computers zu internen Schäden führen, die einen Ausfall der Hardware zur Folge haben können. Medizinische Kunststoffe werden strengstens getestet, um sicherzustellen, dass sie diesen Chemikalien standhalten. Sie können während der gesamten Lebensdauer des Computers zwischen jedem Patienten desinfiziert werden und werden sich nicht zersetzen oder reißen.

Medizinischer Kunststoff enthält auch antimikrobielle Zusätze, die ihm lebenslange antimikrobielle Eigenschaften verleihen. Wie die meisten antimikrobiellen Beschichtungen wehren antimikrobielle Kunststoffe Mikroben ab, indem sie Wirkstoffe freisetzen, die „in die Mikroben eindringen und sie daran hindern, zu funktionieren, zu wachsen oder sich zu vermehren“, wie in dem Buch Introduction to Plastics Engineering beschrieben. In diesem Buch wird auch der Prozess beschrieben, bei dem antimikrobielle Additive eingebrannt oder „während der Verarbeitung in das Polymer eingeschmolzen“ werden, was die Wirksamkeit und Qualität des Produkts verbessern kann.

Diese Technologien werden immer häufiger eingesetzt, insbesondere im Gesundheitswesen, aber auch in anderen Bereichen. Öffentliche Kioske, Lebensmittelproduktionsbereiche, Flugzeuge und Kreuzfahrtschiffe sind einige Bereiche, in denen diese Technologie entweder bereits im Einsatz ist oder getestet wird. Die Coronavirus-Pandemie erfordert weitere innovative Wege, um die Verbreitung von Keimen zu reduzieren. Die Menschen desinfizieren Oberflächen mehr als je zuvor, und Computer für den Endverbraucher werden den Test der Zeit nicht überstehen.

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Quellen:
academic.oup.com
cdc.gov
gesundheit.gov
infectioncontroltoday.com
merriam-webster.com
ncbi.nlm.nih.gov
sabic.de
sciencedirect.com