Projekte.

Im Rahmen der dreijährigen Förderphase des OTPD-Netzwerkprojektes wurden zahlreiche Klein-, Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchgeführt bzw. begonnen sowie weitere Skizzen und Anträge mit den Netzwerkpartnern erarbeitet. Nachfolgend ein Auszug dieser Projekte, die einen Eindruck über das enorme Innovationspotenzial des Netzwerkes geben.

Inaktivierung von Bakterien mittels antimikrobieller Phototherapie (APDT).

Die Bekämpfung von pathogenen Mikroorganismen wie Bakterien und Pilzen ist nicht nur in der Medizin ein zentraler Bestandteil hygienischer und therapeutischer Maßnahmen, sondern auch in vielen anderen Lebensbereichen des Menschen von enormer Bedeutung. Als neues innovatives Verfahren ist hier die photodynamische Inaktivierung von Mikroorganismen zu nennen. Diese Methode ist für den Einsatz auf beliebigen Oberflächen oder in ausreichend lichttransparenten Flüssigkeiten geeignet. Ziel ist es, sowohl neue Anwendungsgebiete in der Industrie für dieses Verfahren zu erschließen als auch in der Medizin die therapeutische Lücke bei therapieresistenten Mikroorganismen zu schließen.

 

Selbstdesinfizierende photoaktive Oberflächen.

Ausgangssituation: Zur Desinfektion inerter Oberflächen bedient man sich unterschiedlichster Verfahren und Mittel. Chemische Agenzien oder physikalische Verfahren schädigen dabei die Nukleinsäuren, Proteine oder Membranen der Pathogene. Verwendung finden beispielsweise Silberionen/Nano-Silber, Alkohol(-Wasser)-Gemische, Chlor, Peroxyessigsäure, Ozon oder UV-Strahlung. Jedoch sind die eingesetzten Methoden immer mit zum Teil erheblichen Defiziten behaftet. Häufig sind die verwendeten Substanzen ökotoxisch, reizend, ätzend, brennbar oder gar explosiv. Die eingesetzten Substanzen belasten in zunehmendem Maße auch die Umwelt. Viele der verwendeten Mittel wirken zudem nur gegen Bakterien oder Viren und nur selten gegen Sporen. Darüber hinaus können unsachgemäße Anwendungen, wie zum Beispiel zu geringe Wirkstoffkonzentrationen und Einwirkzeiten, zu einer unzureichenden Keimreduktion und damit zu Resistenzen führen. Ebenso bieten alle diese Verfahren lediglich eine temporäre Keimfreiheit und Oberflächen sind schon nach kurzer Zeit wieder mit Keimen kontaminiert.

Ziel des Projektes bestand in der Realisierung einer photoaktiven Oberfläche sowie dem erstmaligen Nachweis derer antimikrobieller Wirksamkeit. Die Wirkung beruht hierbei auf sogenannten Photosensibilisatoren, welche auf der Oberfläche immobilisiert werden und bei Beleuchtung mit Licht des sichtbaren Spektralbereiches reaktiven Sauerstoff erzeugen, welcher Mikroorganismen auf der Oberfläche abtötet.

Ergebnis: Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte eindeutig gezeigt werden, dass es möglich ist, eine mit Photosensibilisatoren versehene inerte Oberfläche bereitzustellen, die unter Bestrahlung mit Licht des sichtbaren Spektralbereichs eine phototoxische Wirkung gegen darauf anhaftende Mikroorganismen besitzt.

 

ICG-gestützte photothermische Therapie missgebildeter und erweiterter Blutgefäße (ICG-PT).

Ausgangssituation: Störende oder missgebildete Blutgefäße wie zum Beispiel Feuermale, Hämangiome oder Besenreiser werden derzeit üblicherweise mittels einfacher Lasertherapie behandelt. Hierfür wird gepulstes Laserlicht im sichtbaren Spektralbereich eingesetzt, das vom Hämoglobin absorbiert wird und für die notwendige Aufheizung der Gefäße sorgt. Diese Lasertherapien weisen jedoch bis zum heutigen Tag nur mäßigen Erfolg auf bzw. sind langwierig oder sehr schmerzhaft für den Patienten. Gründe hierfür sind die oftmals zu geringe Selektivität, die zu schwache Lichtabsorption von Hämoglobin und die zu geringe Eindringtiefe des Laserlichts im sichtbaren Spektralbereich.

Das Projektziel bestand in der Konzeption, erstmaligen Realisierung sowie der Optimierung eines medizinischen photothermischen Verfahrens, bei dem durch intravenöse Gabe des Wirkstoffs Indocyaningrün (ICG) und anschließender Laserbestrahlung eine effiziente und schonende Zerstörung missgebildeter und erweiterter Blutgefäße in der menschlichen Haut ermöglicht wird.

Ergebnis: Es konnte gezeigt werden, dass die ICG-augmentierte Lasertherapie von Besenreiservarizen eine neue, vielversprechende Therapieoption darstellt und deren Effektivität konnte in ersten klinischen Fällen unter Beweis gestellt werden. Auf diese Weise wurden die Voraussetzungen geschaffen, um das entsprechende Zulassungsverfahren in die Wege zu leiten. Parallel dazu kann das Verfahren derzeit im sog. Off-label-use bereits eingesetzt werden.

 

Das geplante photosensorische Verfahren soll die Visualisierung der Sauerstoffverteilungen an Oberflächen ermöglichen. Diese Methode kann beispielsweise dazu verwendet werden, den Sauerstoffpartialdruck im menschlichen Gewebe zu messen und bietet dabei eine Reihe von Vorteilen gegenüber den dafür bisher verwendeten Methoden. Eine Messung des Sauerstoffpartialdrucks im menschlichen Gewebe findet ihre Anwendung bei Transplantationen, in der Intensivmedizin, in der Anästhesie und beim Wundmanagement und kann dort einen erheblichen Mehrwert an Information liefern.

Insgesamt wurden in der dreijährigen Förderphase sechs Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchgeführt bzw. begonnen sowie weitere elf Förderanträge bzw. Skizzen eingereicht. So wurde beispielsweise auf Initiative der Strategischen Partnerschaft Sensorik e.V. und dem OTPD-Netzwerk konsortial mit weiteren Partnern wie der Universität Regensburg und der OSRAM Opto Semiconductors GmbH eine Bewerbung für den Regensburger Forschungscampus „Photonische Materialen und Technologien“ beim Bundesministeriums für Bildung und Forschung eingereicht.

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