Garne aus Chitosan sind antibiotisch , © Danilov_ITM/TU Dresden
Obgleich man in Deutschland und vielen anderen Ländern großen Wert auf Hygiene legt, zeigt die Corona-Epidemie beinahe exemplarisch, wie sich Krankheitserreger trotz aller Hygienevorschriften auch heute noch in Windeseile verbreiten können. Besonders wichtig ist es daher, Menschen zu diesem Thema noch besser als bisher zu schulen. Denn das richtige Verhalten kann wesentlich dazu beitragen, die Verbreitung von Bakterien oder Viren einzudämmen – etwa regelmäßiges Händewaschen oder das Niesen in die Armbeuge. Zusätzlich braucht es aber auch für die Zukunft zahlreiche neue technische Ansätze, mit denen man die Verbreitung von Keimen wirksamer bekämpfen kann. Die Textilindustrie kann hier interessante Lösungen bieten.
Im Zuge von Corona werden die Menschen immer wieder darauf hingewiesen, vor allem die Hände sauber zu halten beziehungsweise auf einen Händedruck zu verzichten. Alternativ kann man sie regelmäßig desinfizieren. Dafür stehen heute am Markt verschiedene Händedesinfektionsmittel zur Verfügung, die sowohl gegen Viren als auch Bakterien wirken. Die Herstellung neuer hochwirksamer Desinfektionsmittel (Viruzide) wird bis jetzt aber durch die aufwändigen Testverfahren erschwert. Dafür werden nämlich Probanden benötigt. Die müssten zunächst einmal gefunden werden, was Zeit und Geld kostet. Auch müssen die Kandidaten die Testzentren extra aufsuchen, was mit einem zusätzlichen Aufwand verbunden ist.
Künstliche Haut zum Testen
Am Hohenstein Institut für Textilinnovation wurde deshalb eine neue Methode entwickelt, die ohne Probanden auskommt. Dabei handelt es sich um ein standardisiertes technisches Hautmodell, welches mit der Haut des Menschen in ihrer Funktionalität vergleichbar ist. Entwickelt wurde auch eine standardisierte Mechanik, die das Einreiben des Desinfektionsmittels auf die Haut simuliert. Es hat sich inzwischen gezeigt, dass die neue Methode vergleichbare Ergebnisse erzielt. Mit dem Hautmodell lässt sich darüber hinaus sehr gut untersuchen, wie Viren von verschiedenen Oberflächen an die Haut abgegeben werden. Das hilft dabei, Desinfektions-Prozesse zu verbessern, um künftig Infektionsketten wie bei Corona besser durchbrechen zu können.
Keime zuverlässiger nachweisen
Um Bakterien und Viren wirkungsvoll bekämpfen zu können, ist es auch wichtig, diese auf verschiedenen Oberflächen nachzuweisen. Patienten, die bestimmte Keime auf ihrer Haut tragen, können dann mit speziellen Medikamenten gezielt behandelt werden. Gegenstände wiederum lassen sich schnell reinigen, ehe sich die Krankheitserreger verbreiten. Zu diesem Zweck werden heute mit Tupfern Wischproben genommen, um die Keime anschließend im Labor zu bestimmen. Dabei ist es wichtig, dass diese in der Wischprobe lebensfähig bleiben – nur dann kann man sie später im Labor nachweisen.
Ob eine Probennahme gelingt, hängt bislang von mehreren Faktoren ab: dem Tupfermaterial, der Bakterienart und der Handhabung. Um künftig noch zuverlässiger Wischproben nehmen zu können, haben das DWI und die Hochschule Niederrhein jetzt eine neue Generation von Tupfern entwickelt, die von den Einflussgrößen Tupfermaterial, Bakterienart und Handhabung unabhängig sind. Sie bestehen aus Super-Mikrofasern, die die Keime über Kapillarkräfte schonend aufnehmen. Aufnahme und Abgabe der Bakterien sind so effizient, dass die oben genannten Faktoren keine Relevanz mehr haben. Die Tupfer können künftig für die Beurteilung von Wunden, Vorsorge oder auch Hygieneabstriche von Oberflächen eingesetzt werden.
Krebsschalen als Waffe gegen Bakterien
Für die künftige erfolgreiche Bekämpfung von Krankheitserregern sind auch textile Materialien von Interesse, die per se eine antibiotische Wirkung haben. Zu diesen Stoffen gehört das Chitosan. Es ist Bestandteil von Krabbenpanzern, die jedes Jahr im Tausende-Tonnen-Maßstab in der Fischerei anfallen. Chitosan ist blutstillend, hat antibakterielle Eigenschaften und bakterizide sowie fungizide Wirkung. Damit eignet es sich ausgezeichnet für medizinische Anwendungen. Leider sind Garnmaterialien aus reinem Chitosan bisher nicht verfügbar
Am ITM wurde daher eine umweltverträgliche Spinntechnologie zur Herstellung von Garnen aus Chitosan entwickelt, mit der sich bioaktive und noch dazu allergenfreie Textilprodukte herstellen lassen. Im Detail kommen hier ionische Flüssigkeiten zur Produktion von Chitosan-Spinnlösungen zum Einsatz. Garnherstellern und -verarbeitern sowie Produzenten von Bio-Bekleidungstextilien und Textilien für die Medizin steht damit ein neuer Markt offen.
„Saure“ Metalloxide senken den pH-Wert
Doch nicht immer müssen ganz neue Garntypen entwickelt werden. Häufig reicht es auch, Garne mit neuen keimhemmenden Substanzen zu beschichten. So wurden am Hohenstein Institut Textilen mit sogenannten Lewis-sauren Metalloxiden beschichtet, die eine antimikrobielle Aktivität zeigen. Dazu gehören die Verbindungen Molybdän-, Wolfram-, Tantal- und Nioboxid.
Diese eignen sich insbesondere für den Einsatz als technische Textilien – beispielsweise für Filter oder auch Heimtextilien. Diese funktionalisierten Textilien können dazu beitragen, die Hintergrundbelastung der Umgebung durch Keime zu verringern. Im Projekt konnte gezeigt werden, dass die Metalloxide den pH-Wert im Bereich zwischen 3,5 und 5,5 absenken können. Die Versauerung hemmt das Wachstum verschiedener Bakterientypen. Versuche mit einer Modelloberfläche zeigten, dass bei Raumtemperatur in 18 Stunden 99,9 Prozent der Bakterien abgetötet werden.
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