Kernbotschaften aus interdisziplinärer Kupferforschung

Hygienekonzepte bedarfsgerecht gestalten

| Redakteur: Jürgen Sprenzinger

„Die positiven Auswirkungen von Kupfer auf die Gesundheit sind seit der Antike bekannt. Allerdings verstehen wir erst seit kurzem – und noch nicht vollständig – die chemischen Eigenschaften des Kupfers, welche die starke antimikrobielle Wirksamkeit bedingen und im medizinischen Umfeld genutzt werden können“, berichtete Keevil. „Dementsprechend haben wir die antimikrobiellen Eigenschaften von Kupfer-Legierungen gegenüber einer Vielzahl von therapieassoziierten Pathogenen beschrieben“, so Keevil weiter. Hierzu wurde insbesondere das Modell eines nassen Tests für Bakterien, Pilze und Viren, genutzt, welcher von der amerikanischen Umweltschutzbehörte (US Environmental Protection Agency, EPA) als Grundlage für Tests auf antimikrobiellen festen Oberflächen zugelassen ist. Im Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die Erreger in hoher Konzentration auf den feuchten Kupferlegierungen in weniger als zwei Stunden abgetötet werden. Der Testansatz simulierte dabei die Kontamination von Oberflächen durch feuchte Medien (z.B. Husten, Niesen).

„Contact killing“ wirksam bei gram-negativen und gram-positiven Erregern

Da es jedoch wahrscheinlicher ist, dass im Alltag eine Berührung von trockenen Oberflächen erfolgt, wurde in weiteren Tests untersucht, ob Erreger auf diesen schneller oder langsamer als auf feuchten Flächen absterben. Hier konnte sowohl für Gram-negative wie auch für gram-positive Erreger nachgewiesen werden, dass trockene Oberflächen aus massiven Kupferlegierungen noch schneller den Zelltod herbeiführen.

Detaillierte Analysen mit Metall-Chelatoren und Quenchern zeigten, dass der beschleunigte Zelltod nicht nur auf der direkten Wirkung von Cu(I) und Cu(II)-Ionen durch einen bakteriellen Kontakt mit der Metalloberfläche beruht. Ebenfalls kann das Redox-Wechselspiel zwischen ein- und zweiwertigen Kupferionen (Cu+/Cu++) zur Ausbildung reaktiver Sauerstoff-Species wie Superoxidase und Hydroxylradikalen führen, die die äußeren und inneren Membranen von Gram-negativen Bakterien permeabilisieren. Diese Permeabilisierung umfasst auch die Peroxidation der Lipiddoppelschicht. Dies führt zu einer Zerstörung der Zellatmung wie auch der Genom- und Plasmid-DNA und -RNA aller Bakterien.

Im Gegensatz dazu werden Adeno-, Influenza A- und Noroviren schnell durch den direkten Kontakt mit Kupfer ohne Beteiligung der Fenton-Reaktion inaktiviert. Dieses Ergebnis unterstützt die Hypothese, dass die im bakteriellen Stoffwechsel erzeugten Peroxide den „Selbstmord“ der Zelle herbeiführen. Auch zerstört Kupfer nicht nur die bakterielle und virale DNA und RNA, sondern verhindert auch Mutationen, so dass ein horizontaler Gentransfer von Antibiotikaresistenzen zwischen verschiedenen Spezies nach derzeitigem Wissen ausgeschlossen ist.

Signifikante Reduktion nosokomialer Infektionen

Neben diesen Grundlagenversuchen konnte auch in verschiedenen klinischen Studien die antimikrobielle Wirksamkeit von Legierungen mit mindestens 60 Prozent Kupferanteil belegt werden. Aktuelle Studienergebnisse der Medical University of South Carolina belegen beispielsweise, dass die Verwendung antimikrobieller Kupferlegierungen die Gefahr nosokomialer Infektionen auf Intensivstationen um 58 Prozent senken kann, die Keimbelastung auf stark frequentierten Berührungsoberflächen sogar um 83 Prozent.

Zusammenfassend betonte Keevil, dass die Nutzung von Kupferbauteilen eine wertvolle Ergänzung zu den obligatorischen Hygienemaßnahmen bildet, denn Reinigungsmaßnahmen können nur ein- bis zweimal täglich im Routineeinsatz erfolgen, Kupferoberflächen aber wirken stetig – 24 Stunden an 365 Tagen.

Ergänzendes zum Thema
 
Das Deutsche Kupferinstitut

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