Lichtaktiviertes Pflaster fördert Wundverschluss und Gewebereparatur

Ein Forschungsteam aus Südkorea hat ein Pflaster entwickelt, das mittels Raumlicht oder Sonnenlicht den Wundverschluss und die Geweberegeneration fördern soll – ohne Batterien oder eine Stromquelle.

Wird eine Wunde Licht einer bestimmten Wellenlänge ausgesetzt, können sich Kollagenmoleküle an der Wundgrenzfläche vernetzen, sodass sich die Wunde ohne konventionelle Nähte oder Gewebekleber verschließen lässt. Dieses Verfahren wird als Photochemical Tissue Bonding bezeichnet. Licht kann außerdem den Zellstoffwechsel und Entzündungsreaktionen regulieren und dadurch über Photobiomodulation eine schnellere Gewebereparatur fördern. Diese Ansätze sind attraktiv, da sie die Narbenbildung reduzieren und den Bedarf an invasiven Eingriffen verringern könnten.

Die Herausforderung besteht in der Anwendung des therapeutischen Lichts. Konventionelle phototherapeutische Systeme sind in der Regel auf extern betriebene Geräte wie LEDs, Laser, Lichtwellenleiter und Batterien angewiesen. Um diese Einschränkung zu überwinden, untersuchte das Forschungsteam einen Weg, das Raum- und Sonnenlicht zu nutzen, dem Menschen im Alltag routinemäßig ausgesetzt sind. Kern der Technologie sind durch Raum- und Sonnenlicht aktivierbare lumineszierende Partikel (RSLPs), die Umgebungslicht in das für die Phototherapie erforderliche Rotlicht umwandeln. Die Arbeitsgruppe publizierte ihre Ergebnisse in „Advanced Materials“.

Rotlicht aus der Umgebung induziert Kollagenvernetzung

Die Forschenden entwickelten Partikel auf Basis von Calcium-Strontiumsulfid/-sulfat, die mit Europium (Eu) und Thulium (Tm) dotiert waren. Durch gezielte Veränderungen ihrer Struktur können die Partikel Licht aus einem breiten Wellenlängenbereich absorbieren. Die resultierenden Partikel emittieren Rotlicht bei etwa 640 nm, einer für die Wundbehandlung geeigneten Wellenlänge.

Auch bei einer kurzzeitigen Unterbrechung des Umgebungslichts geben die Partikel weiterhin Licht ab. Dieses Nachglühen (Phosphoreszenz) ähnelt dem phosphoreszierender Leuchtsterne. Das von den Partikeln emittierte Rotlicht aktiviert den Photosensibilisator Chlorin e6 (Ce6), induziert eine Kollagenvernetzung an der Wundgrenzfläche und trägt zum Verschluss von Schnittwunden bei. Gleichzeitig fördert das Rotlicht die Fibroblastenproliferation und Zellmigration, lindert Entzündungen und unterstützt die Neubildung von Gewebe. Eine lichtemittierende Plattform übernimmt damit gleichzeitig zwei therapeutische Funktionen: Wundverschluss und Geweberegeneration.

Das Team bettete die Partikel gleichmäßig in Ecoflex ein, ein dehnbares Silikonelastomer, um ein eng anliegendes Hautpflaster herzustellen. Eine adhäsive Hydrogelschicht sorgt dafür, dass das Pflaster auch bei Hautbewegungen haftet, während seine Leuchtleistung auch bei Dehnung oder Faltung erhalten bleibt. Die Exposition gegenüber Raum- oder Sonnenlicht kann somit therapeutisches Rotlicht liefern.

Beschleunigter Wundverschluss, verbesserte Hautelastizität

Tierexperimentelle Untersuchungen zeigten deutliche therapeutische Effekte. Wurde das Pflaster für zwölf Stunden auf Schnittwunden aufgebracht, beschleunigte sich der Wundverschluss, und die Geweberegeneration wurde signifikant verstärkt. Auch runde Wunden heilten schneller ab. Zusätzlich zeigte eine vorläufige Anwendung am Menschen an gesunder Gesichtshaut gesunder Erwachsener, dass bereits eine neunstündige Tragedauer die Wiederherstellung der Hautelastizität verbesserte und sichtbare Rötungen reduzierte.

Diese Technologie könnte künftig ermöglichen, die postoperative Wundversorgung oder Hautregenerationsbehandlungen im Alltag fortzuführen, statt auf klinikgebundene Geräte angewiesen zu sein. „Diese Studie zeigt, dass im Alltag ohne Weiteres verfügbares Licht genutzt werden kann, um Wundverschluss und Geweberegeneration gleichzeitig zu fördern, ohne dass eine externe Stromquelle erforderlich ist“, erklärt Prof. Sei Kwang Hahn von der Pohang University of Science and Technology, Pohang, Südkorea. (ins)