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Desinfektion: Wie man die Keime unschädlich macht

Oberflächendesinfektion
Desinfektion lässt Keimen, Sporen und Viren keine Chance

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Überall wo Menschen hinfassen oder wohin der Husten den Atem trägt, können sich Keime oder Viren befinden. Sie mit geeigneten Mitteln immer wieder unschädlich zu machen, ist die Aufgabe der Desinfektion
(Bild: surfmedia(stock.adobe.com)
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Die Corona-Pandemie hat gezeigt, wie gefährlich die Übertragung von Erregern sein kann. Die Desinfektion von Händen, Gegenständen und Oberflächen ist daher in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen Pflicht. Herkömmliche Lösungen bieten aber nicht immer hundertprozentigen Schutz. Neue Konzepte wie antimikrobielle Kunststoffe oder Plasma-Anlagen für den Alltag sollen die Desinfektion künftig noch sicherer machen.

Tim Schröder
Wissenschaftsjournalist in Oldenburg

Dass man vor dem Essen die Hände waschen soll, lernt man schon als Kind. In Zeiten von Corona lernen Kinder aber noch viel mehr: Bakterien und Viren werden über Hautkontakt übertragen, können auch mit Aerosolen eingeatmet werden und zu Krankheiten führen. Und dagegen hilft mitunter nur ein Mund-Nasen-Schutz.

Kinder, die mit Corona aufwachsen, werden wohl ihr Leben lang Profis in Sachen Hygiene sein. Vor rund 170 Jahren sah das noch ganz anders aus. Dass es „Keime“ gibt, die Krankheiten verursachen, war damals selbst unter Medizinern nicht bekannt. Einer der ersten, der erkannte, dass sich die Übertragung von Krankheiten durch Hygiene verhindern lässt, war der Chirurg und Geburtshelfer Ignaz Philipp Semmelweis aus Wien.

Damals, in den 1840er-Jahren, starben auf der Wochenstation des Allgemeinen Krankenhauses, in dem Semmelweis arbeitete, viele Frauen am Kindbettfieber. Er realisierte, dass offenbar die Chirurgen, die zuvor Leichen untersucht hatten, die Mütter bei Untersuchungen infizierten. Zwar wusste auch Semmelweis noch nichts von Krankheitserregern. Doch wies er seine Mitarbeiter an, künftig vor der Untersuchung einer schwangeren Frau die Hände mit Chlorkalk zu behandeln. Damit konnte er die Zahl der Todesfälle drastisch reduzieren.

Inhaltsverzeichnis

1. Desinfektion – Sporen von Bakterien sind besonders gefährlich
2. Wirkstoff entsteht erst beim Desinfektionsvorgang
3. Desinfektion mit Titandioxid – auch ohne UV-Strahlen
4. Plasma macht aus Luft ein Desinfektionsmittel
5. Plasma-Generator zur Desinfektion für Bus und Bahn
6. Wie biozide Kunststoffe zur Desinfektion beitragen
7. Sichere Mehrwegmasken – Desinfektion mit Ozon getestet

 

Desinfektion – Sporen von Bakterien sind besonders gefährlich

Heute wissen wir um die Gefahren, die von Bakterien und Viren ausgehen. Und die Desinfektion von Kleidung, Händen und Gegenständen ist im medizinischen Bereich guter Standard. Es gibt eine Vielzahl an Desinfektionsmethoden – etwa eine Behandlung von Geräten mit Heißdampf oder alkoholischen Desinfektionsmitteln.

Bakterien auf der Hand Grafik
Über die Handflächen transportiert jeder Mensch zahlreiche Mikroorganismen. Desinfektion soll die Verbreitung  verhindern (Bild: fotomek/stock.adobe.com)

Und doch gibt es auch heute noch Herausforderungen. In den vergangenen Jahren etwa sind Bakteriensporen zum Problem geworden. Sind die Lebensbedingungen ungünstig, verkapseln sich Mikroben zu Sporen. Solche Sporen sind enorm widerstandsfähig und haften auf vielen Oberflächen. Sind die Bedingungen wieder besser, erwachen die Bakterien zu neuem Leben.

Zu den Problemfällen gehört derzeit der Sporen bildende Bakterienstamm Clostridioides RT027. In den vergangenen Jahren haben sich Mutationen herausgebildet, die zu lebensbedrohlichen Durchfallerkrankungen führen können. Die Bakterien nisten sich vor allem dann im Darm ein, wenn ein Mensch gerade eine Behandlung mit Antibiotika durchgeführt hat und die gesunde Darmflora abgestorben ist. RT027 hat dann freie Bahn, um sich im Darm breit zu machen. Vor allem in den USA sind bereits Patienten an einer Infektion mit RT027 gestorben. Das Problem: Zwar töten gängige Desinfektionsmittel und -verfahren Bakterien ab, nur wenige aber können Sporen bekämpfen.

Wirkstoff entsteht erst beim Desinfektionsvorgang

Die Greifswalder Nebula Biocides GmbH hat deshalb eine Desinfektionslösung entwickelt, die Bakterien, Viren und auch Sporen wirksam bekämpfen kann. Das Unternehmen plant, sein Produkt Sporosan an öffentlichen Plätzen wie etwa Einkaufszentren oder Bahnhöfen und Flughäfen für die Handdesinfektion einzusetzen. Es bietet nämlich eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Desinfektionsmitteln auf Alkoholbasis. Zum einen wirkt es gegen alle Formen von Krankheitserregern – selbst gegen das neuartige Coronavirus, das die Covid-19-Erkrankung auslöst. Zum anderen ist es hautverträglich, weil der Wirkstoff eine Halbwertszeit von unter einer Sekunde hat. Er ist aggressiv zu den Erregern, zerfällt aber so schnell, dass er die Haut nicht angreift.

Nebula Biocides Experten für Desinfektion
Bei Nebula Biocides wurde ein neuer Ansatz für die Handdesinfektion entwickelt: erst mixen, dann desinfizieren, empfehlen die Gründer und Geschäftsführer Dr. Ansgar Schmidt-Bleker (links) und Dr. Jörn Winter  (Bild:  Stefan Horn)

Der Clou besteht darin, dass der Wirkstoff erst direkt beim Vorgang des Desinfizierens erzeugt wird. Der Spender enthält zwei Tanks mit zwei chemischen Substanzen. Drückt man auf den Spender, werden diese gemischt und der Wirkstoff erzeugt. „In der Hochphase der Corona-Krise haben manche Leute aus öffentlichen Spendern alkoholische Desinfektionsmittel abgefüllt, sodass die Geräte schnell leer waren“, berichtet Dr. Jörn Winter, Geschäftsführer von Nebula Biocides. „Bei unserem Sporosan-System haben wir das Problem nicht, weil der Wirkstoff erst beim Einsatz gemischt wird und sofort wieder zerfällt – Abzapfen lohnt sich nicht.“

Ein weiterer Vorteil: Die beiden Wirkstofflösungen werden als Konzentrat gelagert und erst beim Dosieren mit Wasser vermischt. Eine Befüllung der Anlage reicht daher für sehr lange Zeit und bis zu eine Million Händedesinfektionen. Desinfektionsmittel mit Alkohol als Trägermedium sind bei weitem nicht so ergiebig.

Das Rezept hinter dem Sporosan-System ist geschütztes geistiges Eigentum. Nur so viel wird verraten: Bei den Lösungen handelt es sich um Wasserstoffperoxid und eine stickstoffhaltige Substanz plus Zusätze. Noch muss Sporosan von den Behörden zugelassen werden. In wenigen Jahren aber könnte die Anlage überall dort zum gewohnten Anblick werden, wo viele Menschen unterwegs sind.

Desinfektion mit Titandioxid – auch ohne UV-Strahlen

Für eine wirkungsvolle Desinfektion ist es auch wichtig, Oberflächen zu behandeln, die häufig von verschiedenen Personen berührt werden – Türklinken, Fahrstuhlknöpfe oder beispielsweise Lichtschalter – etwa in Krankenhäusern, Altenheimen und überall dort, wo Lebensmittel verarbeitet werden. Seit einigen Jahren sind für die Oberflächen-Desinfektion Silber- und Titandioxid-Beschichtungen auf dem Markt. Beide Verbindungen bewirken eine Schädigung der Mikroben-Oberfläche. Silber wirkt direkt. Titandioxid hingegen wird erst unter Belichtung mit energiereichem UV-Licht aktiv – wirkt also nur bei Tageslicht –, nicht aber unter normalen Lampen, wie sie etwa in OP-Sälen oder anderen Räumen zu finden sind. Das Lampenlicht liefert nicht genug Energie, um das Titandioxid zu aktivieren.

Titandioxid Nanopartikel
Titandioxid wird häufig als Pigment genutzt, in der Chemie- und Papierindustrie sowie in der Medizin und Kosmetik (Bild: Kateryna Kon/stock.adobe.com)

Dr. Katja Fricke vom Leibniz Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Greifswald geht deshalb einen anderen Weg. Die Expertin für Bioaktive Flächen arbeitet an Oberflächenbeschichtungen aus Titandioxid, die sich auch durch das Licht gewöhnlicher Lampen anregen lassen. Dazu mischt sie das Titandioxid mit anderen chemischen Elementen – sogenannten Dotierungselementen. Damit könnten künftig Schalter oder Oberflächen in fensterlosen Räumen beschichtet werden. Denkbar wäre es auch, Transportkisten oder andere Gegenstände mit Ecken, Kanten und Hinterschneidungen zu beschichten. „Hält man eine Lampe hinein, werden auch jene Stellen desinfiziert, die man sonst nur schlecht erreicht“, sagt Katja Fricke.

Plasma macht aus Luft ein Desinfektionsmittel

Auch ihr Greifswalder Kollege Prof. Jürgen Kolb befasst sich mit dem Thema Desinfektion. Seine Spezialität ist die Bekämpfung von Bakterien und Viren mithilfe von Plasma. Bei einem Plasma handelt es sich um ein Gas, das aus freien Ladungsträgern besteht, aus Elektronen und Ionen. Es entsteht zum Beispiel, wenn Luft, Gase oder Flüssigkeiten starken elektrischen Feldern ausgesetzt werden. Diese energiereichen Teilchen und die durch sie angeregten und aufgespaltenen Moleküle und deren Reaktionsprodukte haben die Eigenschaft, dass sie die Oberfläche von Bakterien und Viren schädigen.

Am INP wurde der Demonstrator für eine Anlage zur Dekontamination von Luft mittels Plasma-Luft-Filter entwickelt (Bild: INP)

Jürgen Kolb und seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter haben in den vergangenen Jahren handliche Plasma-Anlagen entwickelt, die jetzt reif für den Alltagseinsatz sind. Der Vorteil: Um zu desinfizieren, benötigen die Geräte keine Wirkstoffe. „Wir können ein Plasma direkt aus der Luft oder aus Wasser erzeugen“, sagt Kolb. „Je nachdem wie wir die Anlage einstellen, entstehen dabei reaktive Ionen und Radikale aus Stickstoff oder aus Sauerstoff“ – etwa Ozon aus Luftsauerstoff oder Wasserstoffperoxid aus Wasser.

Das bedeutet auch, dass die Plasma-Anlagen je nach Wunsch, Luft, Oberflächen und sogar Wasser desinfizieren können. In der Lebensmittelindustrie zum Beispiel könnte plasmabehandeltes Wasser heute schon zum Waschen von Gemüse und Obst genutzt werden. Es eignet sich aber auch für den Einsatz im medizinischen Bereich.

Plasma zur Desinfektion eines Katheters
Mit Plasma lässt sich zum Beispiel ein Katheter dekontaminieren (Bild: INP)

 

Plasma-Generator zur Desinfektion für Bus und Bahn

In verschiedenen Tests konnten Jürgen Kolb und sein Team nachweisen, dass das Plasma gegen Bakterien und verschiedene Virentypen wirksam ist. Ergebnisse zum Corona-Virus liegen noch nicht vor. „Da das Plasma die Hülle der Viren angreift, dürfte es aber auch bei Corona funktionieren“, sagt Jürgen Kolb. Zusammen mit Industriepartnern arbeitet er derzeit an verschiedenen Plasma-Anlagen – etwa einem Luftfilter, der nicht nur filtert, sondern Keime in der Luft mithilfe eines Plasmas auch gleich abtötet.

Ein anderes Konzept sieht Assistenzroboter mit kleinen Plasma-Generatoren vor, die Oberflächen im Krankenhaus desinfizieren. Für die Pflegekräfte wären solche Automaten eine wesentliche Arbeitserleichterung. Für Busse und Bahnen werden derzeit kleine Desinfektions-Roboter entworfen, die wie eine kleine Schwebebahn regelmäßig über die Haltestangen hinweggleiten. Bislang wurden Busse und Bahnen einmal am Tag nach Betriebsschluss gereinigt. Künftig wäre damit eine permanente Desinfektion möglich.

Wie biozide Kunststoffe zur Desinfektion beitragen

Um die Desinfektion von Gegenständen, die von vielen verschiedenen Personen berührt werden, geht es auch beim Kunststoffhersteller Actega GmbH in Wesel. Das Unternehmen stellt Kunststoffe für die Lebensmittelverpackung sowie für Medizinprodukte wie etwa Schläuche, Membranen oder Spritzen her. Bei diesen Anwendungen ist es besonders wichtig, dass diese keine problematischen Stoffe enthalten, die in ein Lebensmittel oder ein Medikament übergehen könnten. Auch muss gewährleistet sein, dass sonst keine Inhaltsstoffe aus dem Polymer entweichen.

Das gilt zum Beispiel für einen desinfizierenden Kunststoff, den Actega zusammen mit einem Auftraggeber für Rollstuhlhandgriffe entwickelt hat. Dieser wird bei Rollstühlen eingesetzt, die in Reha-Einrichtungen, Kliniken oder Altenheimen von vielen verschiedenen Personen genutzt werden.

Actega hat dazu seinen Kunststoff Provamed-TPE mit desinfizierenden Substanzen aus eigener Herstellung gemischt. Der Vorteil: Der Wirkstoff sitzt nicht nur an der Oberfläche der Griffe, sondern ist gleichmäßig im Kunststoff verteilt. „Anders als bei Beschichtungen bleibt die desinfizierende Wirkung auch dann erhalten, wenn sich die Oberfläche abnutzt“, sagt Dennis Siepmann, Leiter der Abteilung Konsumgüter und Medizintechnik. „Selbst, wenn die Oberfläche zerkratzt.“

Auf den Einsatz von Silber-Nanopartikeln, wie sie häufig für desinfizierende Oberflächen verwendet werden, verzichtet Actega, weil diese Materialien in manchen Ländern nicht zugelassen sind. In einem anderen Projekt werden die desinfizierenden Kunststoffe zu Behältern verarbeitet, in denen keimfreie Gegenstände aufbewahrt werden. Diese Behälter schützen die Gegenstände vor einer erneuten Kontamination.

Sichere Mehrwegmasken – Desinfektion mit Ozon getestet

Doch es geht nicht allein um Oberflächen. Wie kaum eine andere Epidemie zuvor hat die Corona-Pandemie gezeigt, wie wichtig es ist, sich und andere durch eine Mund- und Nasen-Bedeckung zu schützen. Doch können solche Masken, wie die vergangenen Monate gezeigt haben, während einer Pandemie zur Mangelware werden, nicht zuletzt, weil die gängigen Schutzmasken aus Vlies nach einmaligem Gebrauch weggeworfen werden.

Textilmaske
Wenn Masken für Mund und Nase zur Mangelware werden, ist auch Selbstgenähtes willkommen (Bild: Lubo Ivanko/stock.adobe.com)

Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) Denkendorf haben deshalb in den vergangenen Wochen alternative Schutzsysteme entwickelt, die sich über längere Zeit tragen lassen und dennoch Schutz bieten. Dazu zählen gestrickte Masken mit Schutzniveau FFP2, die fix und fertig aus der Maschine kommen.

Der Vorteil liegt nicht nur in der schnellen Produktion, sondern auch im Herstellungskonzept dieser Masken. Durch die eingesetzte Webtechnik kann eine dichte und sehr präzise Maskenkontur in hoher Stückzahl hergestellt werden. Das Ergebnis sind individuell für verschiedene Verwendungen angepasste Masken mit deutlich verbessertem Tragekomfort. Zudem gibt es für diese Masken antimikrobielle Garne, die zusätzlich vor einer bakteriellen Infektion schützen.

Aktuell planen die DITF ein Forschungsprojekt, in dem verschiedene Verfahren zum Desinfizieren gebrauchter Masken getestet werden. Sicher ist schon jetzt, dass sich die Masken mit herkömmlichen Ozonisierungsanlagen desinfizieren lassen, die in der Textilindustrie schon lange Standard sind. Bislang wird das Ozon für die Behandlung von Blue Jeans genutzt, um einen „used look“ zu erzeugen. Doch eine Epidemie macht erfinderisch: Was Baumwolle mürbe macht, eignet sich künftig auch ganz hervorragend, um Keimen in Stoffmasken den Garaus zu machen.


Kontakt

Actega GmbH
Abelstraße 43
46483 Wesel
Tel.: +49 281 670-8
E-Mail: info.ACTEGA@altana.com
Website: www.actega.com

Was sich gegen infektiöses Material auf Masken tun lässt:

Maskenmaterial inaktiviert Coronavirus

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