Fischhaut, Seide, 3D-Druck: Was bringen neue Ansätze für die Wundversorgung?

© iStock.com/nitiwa

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 von Susanne Moser

Der Einsatz biodegradabler Matrices wie Fischhaut und Seide für die Wundversorgung waren ein Thema beim 4. Nürnberger Wundkongress (WUKO 2021) [1,2]:


Schnellere Wundheilung mit Fischhaut?

Fischhaut ist als biodegradable resorbierbare Wundmatrix (Hautersatz) schon seit geraumer Zeit in der Diskussion (und Anwendung). Sie besitzt eine ähnliche Struktur und Zusammensetzung wie die extrazelluläre Matrix der humanen Haut. Studiendaten zeigen, dass Fischhaut gerade bei schweren und nichtheilenden Wunden den Heilungsprozess im Vergleich zur Standardtherapie beschleunigen kann. Dabei spielt die Interaktion mit den Omega-3-Fettsäuren der Haut eine wichtige Rolle. [1]

Beim WUKO 2021 wurden neue Daten einer schweizerischen Pilotstudie zum Einsatz von intakter Fischhaut bei der Behandlung von Ulcus cruris venosum und des diabetischen Fußes vorgestellt. Die untersuchten Wunden hatten bereits eine 4-wöchige Standardtherapie erhalten, durch die sich die Wundfläche aber um weniger als 40 % bis 50 % reduziert hatte. Im Vergleich zur Standardtherapie führte der Einsatz von intakter Fischhaut bei 12 der 21 behandelten Fälle zu einer schnelleren Wundheilung und zu Kosteneinsparungen.[2]


Breite Anwendungsmöglichkeiten für Seidenfibroin

Auch Wundmatrix-Material aus Seide – oder besser: aus dem darin enthaltenen Strukturprotein Fibroin – bietet möglicherweise Vorteile. Als resorbierbarer Träger für unterschiedliche Zelltypen kann Seidenfibroin die Proliferation und Migration von Fibroblasten stimulieren und die Granulation während der Wundheilung beschleunigen. Das kostengünstige Material zeigt zudem eine komplette proteolytische Resorption ohne pH-Wert-Anstieg. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen vom Hämostatikum und bioverträglichen Schrauben, Nägeln oder Platten in der Chirurgie über Gewebekleber und Wundauflagen. Letztere können zusätzlich mit extrazellulären Vesikeln beladen werden, die die Proliferation und Migration von Endothelzellen sowie die Gefäßneubildung fördern können.[1]

 

Vier Neuentwicklungen aus Deutschland

Mit neuen Materialien zur Wundversorgung beschäftigt sich auch eine Reihe deutscher Forschungseinrichtungen – wie diese 4 Beispiele aus dem letzten Jahr zeigen:

Humanes Tropoelastin für chronische und komplexe Wunden

An einem biologischen Wundmaterial forschen auch die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS und ein Hallenser Unternehmen. Sie entwickelten ein Nanofaservlies aus modifiziertem humanen Tropoelastin, das sich auf die jeweilige Wunde anpassen lässt. Im Körper wird Tropoelastin in das Strukturprotein Elastin umgewandelt, das vorteilhafte biomechanische Eigenschaften hat und keine immunogene Wirkung entfaltet. Das neue Material eignet sich besonders für chronische und komplexe Wunden. Erste präklinische Studien brachten vielversprechende Ergebnisse. [3]

Smartes Gelpflaster aus dem 3D-Drucker für chronische trockene Wunden

An einem personalisierten Ansatz arbeiten auch die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und das Universitätsklinikum Schleswig-Holstein gemeinsam mit Forschenden aus den USA und Südkorea. Dabei handelt es sich um ein medizinisches Hydrogel aus dem 3D-Drucker, das sich aufgrund seines hohen Wassergehalts für trockene Wunden eignet. Das Gel enthält antibakteriell wirkende Zinkoxid-Mikropartikel, auf denen spezielle Protein aufgebracht sind, die die Bildung neuer Blutgefäße anregen. Das Besondere: Die Mikropartikel lassen sich zellschonend mit grünem Licht aktivieren („smartes“ Hydrogel), sodass die Therapie individuell an den Verlauf angepasst werden kann. Per 3D-Drucker könnten Kliniken das neue Material vor Ort mit der jeweils passenden Form und Zinkoxid- / Protein-Dosis herstellen. Im in vitro-Modell zeigte es bereits eine hohe antibakterielle Wirksamkeit gegen Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa. [4,5]

Künstliche Exosomen beschleunigen Wundheilung

Auch im Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg arbeitet man an einem neuen Ansatz zur Wundversorgung. Hier sind es synthetische Exosomen, die körpereigene extrazelluläre Vesikel (EV) nachahmen und die Signalübertragung zwischen den Zellen bei der Wundheilung steuern. Bei den Exosomen beziehungsweise EV handelt es sich um Tröpfchen mit bestimmten Molekülen, die die Zellen absondern, um Informationen an andere Zellen zu übermitteln. Die Arbeitsgruppe hatte zuvor Schlüsselmechanismen und relevante Moleküle der Wundheilungsregulierung entdeckt. Im Zellkulturmodell schlossen sich jene Wunden schneller, die mit den künstlichen Exosomen behandelt wurden. Außerdem konnte die Heidelberger Arbeitsgruppe in vitro nachweisen, dass die Exosomen auch die Bildung neuer Blutgefäße beschleunigen. [6,7]


Wundauflage als Chemokin-Fänger

Mit den Entzündungen bei chronischen Wunden beschäftigen sich Forschende des Leibniz-Instituts für Polymerforschung in Dresden. Sie entwickelten eine Wundauflage, die Entzündungsmediatoren (Chemokine) binden kann. Die Wundauflage besteht aus einem Textilträger und einem antientzündlichen Hydrogel, das Glykosaminoglykane enthält. Sie konnte im Tiermodell effektiv entzündungsfördernde Chemokine inaktivieren und so die Heilung chronischer Wunden ermöglichen. Im nächsten Schritt plant man klinische Studien. Das Material könnte danach womöglich eine neue Behandlungsoption bei Wundheilungsstörungen eröffnen. [8,9]

 

++Videotipp++

Um neue Biomaterialien als Trägermaterial für Haut- und Knochenimplantate und zur Heilung bei Hautwunden und Knochendefekten geht es im Videobeitrag „Mehr als nur Haut und Knochen – schnellere und bessere Wundheilung in der Zukunft“, den die Universität Leipzig für den „Dies Academicus“ produzierte. Das 9-Minuten-Video erklärt die Arbeit der Forschergruppe des Transregio 67. Hier geht’s zum Video.



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Quellen:

[1] Smeets R. Biodegradable Matrix und Wundkleber – ein „neuer“ Weg in der Therapie akuter und chronischer Wunden? Vortrag anlässlich des 4. Nürnberger Wundkongresses (WUKO 2021). 03.12.2021

[2] Wetzel-Roth W. FV24/FV25 Behandlung von Ulcus cruris venosum (UCV) und diabetischem Fußulkus (DFU) mit intakter Fischhaut resultiert in kürzerer Behandlungsdauer und tieferer Behandlungskosten im Vergleich zu „Standard of Care“: ein ergebnisbasiertes Preismodell. Vortrag anlässlich des 4. Nürnberger Wundkongresses (WUKO 2021). 03.12.2021

[3] Maßgeschneiderte Wundauflagen aus Tropoelastin. Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS. Pressemitteilung. 02.08.2021, unter: https://www.imws.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/tropoelastin-wundauflage-elektrospinnen-haut.html (abgerufen am 29.12.2021)

[4] Smartes Pflaster könnte die Heilung chronischer Wunden beschleunigen; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel. Pressemitteilung. 26.08.2021, unter: https://www.uni-kiel.de/de/detailansicht/news/184-pflaster# (abgerufen am 29.12.2021)

[5] Siebert L et al. Light-Controlled Growth Factors Release on Tetrapodal ZnO-Incorporated 3D-Printed Hydrogels for Developing Smart Wound Scaffold. Adv. Funct. Mater. 2021;31(22):2007555, unter: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202007555/  (abgerufen am 29.12.2021)

[6] Schnellere Wundheilung durch programmierte, künstliche Exosomen. Max-Planck-Institut für medizinische Forschung. Pressemitteilung. 03.09.2021, https://idw-online.de/de/news775181 (abgerufen am 29.12.2021)

[7] Staufer O et al. Bottom-up assembly of biomedical relevant fully synthetic extracellular vesicles. Sci Adv. 2021 Sep 3;7(36):eabg6666. unter: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg6666 (abgerufen am 29.12.2021)

[8] Publikation in Advanced Science: Chemokin-bindende Wundauflage ermöglicht Heilung der Haut bei chronischen Entzündung. Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. Pressemitteilung. 28.09.2021, unter: https://idw-online.de/de/news776447 (abgerufen am 29.12.2021)

[9] Schirmer L et al. Chemokine-Capturing Wound Contact Layer Rescues Dermal Healing. Adv. Sci. 2021;8, 2100293, unter: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202100293 (abgerufen am 29.12.2021)

 

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