Hygiene

Die Sterberate in Krankenhäusern war im 18. und 19. Jahrhundert durch Infektionskrankheiten extrem hoch:

• 80 % bei Amputationen
• 10 % durch Infektionsübertragungen bei der Geburt
• 50 % bei Neugeborenen durch Nabelschnurinfektionen

Grund dafür war mangelnde Hygiene. So wurde OP-Besteck zwischen Operationen nicht gesäubert, Ärzte wuschen sich zwischen Untersuchungen von Patienten und Leichensektionen nicht die Hände und das Tragen von Straßenkleidung war Alltag.

Um die Sterberaten in Krankenhäusern zu senken, gab es wegweisende Entdeckungen und Entwicklungen:

• 1878-1884: Robert Koch züchtet die ersten Bakterien und stellt den Zusammen-hang zwischen Keimen und Krankheitsübertragung her
  
• Ende des 19. Jahrhunderts: Louis Pasteur entwickelt die Verfahren der Desinfektion, Sterilisation und Pasteurisation
  
• 1879:  Der Mikrobiologe Charles Chamber enwickelt den ersten Dampfsterilisator (Autoklav)
  
• ab 2016: Das Fraunhofer FEP entwickelt die Nutzung niederenergetischer Elektronenstrahlen zur Keimminderung weiter, um diese künftig zur Gewebe-
  aufbereitung nutzen zu können

Mehr dazu: https://s.fhg.de/5Nv

Im 18. Jahrhundert war das Impfen mit echten Pocken bereits im Orient und in Westafrika bekannt.

• 1796: Erste Impfung nach Methode der aktiven Immunisierung gegen Pocken durch den engl. Landarzt Edward Jenner
• 1880: Louis Pasteur entwickelt einen ersten Impfstoff gegen Cholera
• 1881: Impfstoff gegen Milzbrand wird von Louis Pasteur entwickelt
• 1884: Louis Pasteur verabreicht die erste Imfpung gegen Tollwut
• März 2020: Wiedereinführung einer allgemeinen Impfpflicht gegen Masern in Deutschland

Seit mehr als 30 Jahren forscht die Menschheit an Impfstoffen gegen Aids. Seit Jahresbeginn 2020 forscht man weltweit mit Hochdruck an einer Imfpung gegen SARS-CoV-2.

Bei einer Impfung wird dem Körper eine abgetötete oder geschwächte Form eines Virus zugeführt. Dies löst eine Immunabwehr aus und der Organismus produziert Antikörper gegen den Erreger. Dies ist seit langem gängige Praxis gegen Krankheiten wie Pocken, Masern und Hepatitis.

Um Impfstoffe wirksamer und auch kosteneffizienter sowie schneller herstellen zu können, haben Fraunhofer-Forscher eine Methode zur Inaktivierung von Impfstoffen entwickelt. Die Wiege lag in Dresden: hier wurde das Verfahren zur niederenergetischen Elektronenbestrahlung zur Inaktivierung von Impfstoffen entwickelt.

Mehr dazu: https://s.fhg.de/6cT

Dass Spüllappen die Listen der keimbelasteten Alltagsgegenstände anführen, ist recht bekannt.

Aber wussten Sie auch, dass ...

• in einem durchschnittlichen Privatkühlschrank 11,4 Mio. Keime/cm² wimmeln?
• auf einem Smartphonedisplay 3895 Mio. Keime/cm² ein wahres Bakterienbiotop bilden?

Kurios: Handtaschen sind laut einer britischen Studie 15-mal höher mit Keimen belastet als ein Toilettensitz.
(Quelle; Statista, Initial: https://s.fhg.de/N5L)

Abstand halten und korrekte Handhygiene sind das Gebot der Stunde!

Der Hauptübertragungsweg von Viren, Bakterien und Keimen liegt in den meisten Fällen „auf der Hand".

Unsere Wissenschaftler forschen an der Nutzung von niederenergetischen Elektronen für die Desinfektion und Sterilisation von Oberflächen. Außerdem entwickeln sie antibakterielle Beschichtungen mithilfe von Silber und Kupfer und testen deren Wirksamkeit in den institutseigenen biomedizinischen Laboren.

Im Projekt Clean Hand forschen wir gemeinsam mit Partnern seit 2018 an Lösungen für die Desinfektion von Haltestangen für den ÖPNV!

Mehr dazu: https://s.fhg.de/W5m

Bis ins 19. Jahrhundert bestand die Hauptfunktion der Kleidung nicht darin, einen hygienischen Standard einzuhalten sondern um die Autorität und das Ansehen zu unterstreichen.

So erstreckte sich in dieser Zeit die medizinische Kleidung von roten Trachten bis zu schwarzen Gehröcken. Allerdings nutzen Ärzte bereits früher sogenannte Pestmasken und ähnlichen Kopfschutz gegen die Ansteckung mit Krankheiten.

• Ende des 19. Jahrhunderts: Zusammenhänge zur Ausbreitung von Keimen und Viren über die Luft und Oberflächen werden erkannt
• 1865: Erster Lehrstuhl für Hygiene in München: Max von Pettenkofer (1818-1901)
  
• ca. 1888: Die Krankenhaushygiene entwickelt sich in Richtung Asepsis und man greift zu ersten Mundschutzen und Gummihandschuhen
  
• später: Man erkennt, dass Bakterien Infektionen auslösen können. Der Kittel ersetzt den Gehrock. Sterilisatoren halten Einzug in Kliniken
  

In einigen europäischen Ländern wurde die Bevölkerung zum Tragen von Mund-Nasen-Schutz verpflichtet, DIY-Anleitungen kursieren allerorten, Dresdner Forschungseinrichtungen arbeiten zusammen mit Hochdruck an der schnellen Bereitstellung von Schutzvisieren für Klinikpersonal. Daneben wurde die Produktion von Desinfektionsmitteln in Deutschland selbst in der Getränkeindustrie hochgefahren. Zum Eigen- sowie auch Übertragungsschutz für andere muss medizinische Schutzkleidung heutzutage verschiedenste Bedingungen erfüllen um eine Verbreitung von Keimen zu verhindern.

Wichtig ist auch die Eindämmung von Viren- und Keimübertragung über Oberflächen.

Das Fraunhofer FEP arbeitet hierfür an der Entwicklung antimikrobieller Beschichtungen und Verfahren zur Keimreduzierung und -vernichtung auf textilen und polymeren Oberflächen von Alltagsgegenständen, vor allem auf Oberflächen von Medizinprodukten, die hochwirksam und trotzdem zellverträglich sind. Zur Beschichtung werden PVD-Prozesse (physical vapor deposition) eingesetzt, um effizient und maßgeschneidert größere Flächen zu beschichten.

Die Wissenschaftler machen sich beispielsweise die antibakterielle Wirkung von Silber und Kupfer zunutze. Zusätzlich wirken oberflächenmorphologische als auch energetische Charakteristika der bakteriellen Adhäsion entgegen, das heißt: Keime können sich gar nicht erst an der Oberfläche anlagern.

Mehr Infos: https://s.fhg.de/F2t

Biofilme sind eine komplexe, gut organisierte Lebensgemeinschaft aus verschiedenen Mikroorganismen. Diese "Bakterien-WG" bildet sich in der Regel in wässerigen Systemen an der Grenzfläche zu einer festen Phase aus und ist von einem glitschigen Schleim aus Kohlehydraten, Eiweißen, Fettsäuren und anderen Substanzen umgeben.

Überall zu beobachten sind diese Besiedlungen an Steinen, in Bächen und Flüssen, wo sie oft einen wertvollen Beitrag zur biologischen Wasserreinigung leisten. Doch auch in Abflüssen von Duschen, in Abwasserrohren und auf medizinischen Implantaten sind sie zu finden. Da die Bakterien-WG durch ihre Schleimkapsel gut vor Umwelteinflüssen geschützt ist, kann man ihr mit den guten, alten Desinfektionsmitteln oder Antibiotika schwer beikommen. Es wird geschätzt, dass 65 % aller im Krankenhaus erworbenen Infektionen mit Biofilm assoziiert sind.

Bisher gibt es kein allgemeingültiges Verfahren, mit denen die Bildung von Biofilme komplett verhindert werden kann. Im Kampf gegen Biofilme haben Forscher bislang vor allem Oberflächen und medizinische Komponenten mit antibakteriellen Substanzen versetzt.

Die Beschichtung bzw. Imprägnation von Medizinprodukte hat jedoch einen wesentlichen Nachteil: Ihre antibakterielle Wirkung lässt mit der Zeit nach. Daher passen Wissenschaftler sich nun dem Vorbild der Natur an und entwerfen Materialien, die es Bakterien mechanisch erschweren, sich anzuheften. Sie imitieren z. B. den Selbstreinigungseffekt von Lotusblättern.

Das Fraunhofer FEP widmet sich intensiv der Entwicklung von Lösungen zur effektiven Detektion von Oberflächenkontaminationen mithilfe verschiedenster Technologien des Institutes. Unter anderem setzen wir auf die Echtzeit-Detektion von Biofilmen mithilfe der bidirektionalen Displaytechnologie. Weiterhin eignen sich organische Photodioden sowie auch Sensoren zur Detektion und Auswertung von Oberflächen und deren Verschmutzungen in zahlreichen Bereichen wie Produktionsabläufen mit Rohrleitung und verschiedenen flüssigkeitsführenden Systemen.

Mehr Info: https://s.fhg.de/xK6

Für den einen der Wischmopp, für den Nächsten der Hochdruckreiniger, der Dritte denkt gleich an die Autowäsche ... die Vielfalt ist groß! Und in der Hygiene? Desinfektionsgeräte, Dampfsterilisatoren? Nicht nur!

Wussten Sie schon? Auch die Zahnbürste ist ein Reinigungsgerät für einen hygienerelevanten Bereich. Trotzdem hat man in Studien darauf fäkale Bakterien, Darmbakterien und Herpes-Viren in großer Zahl gefunden. Achten Sie darauf, Ihr Reinigungsgerät sauber zu halten?

Am Fraunhofer FEP gibt es eine Gruppe von Spezialisten, die sich mit Reinigungsverfahren sowie Desinfektions- und Sterilisationstechnologien von klein bis groß befasst.

Unter diesem Credo bieten die Partner der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik eine gebündelte Plattform an Expertise für Reinigungstechnologien und Analytik.

Die Notwendigkeit und die Anwendungen von Reinigungsprozessen erstrecken sich über alle Branchen und Bereiche, von der Medizintechnik, Optik, Mikroelektronik über die klassischen Produktionsketten im Maschinenbau und der Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zum Entwicklung von Reinigungstechnologien für Kulturgüter Erhalt unseres kulturellen Erbes!

Seit 2019 befindet sich die Geschäftsstelle der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik am Fraunhofer FEP.

Diskutieren Sie Ihre Reinigungsaufgaben mit den Experten unter: https://s.fhg.de/nhg

Der Welttag der Handhygiene wurde von der Weltgesundheitsorganisation WHO ins Leben gerufen. Der 5.5. wurde als Eselsbrücke gewählt, weil zweimal fünf Finger die menschlichen Hände symbolisieren.

In Zeiten der Corona-Krise natürlich allgegenwärtig! Neben dem häufigen Händewaschen an sich ist natürlich auch die Sauberkeit und Keimfreiheit der Oberflächen, die wir täglich berühren, von Bedeutung.

Im internationalen Innovationsnetzwerk CleanHand sollen neue Technologien für die Desinfektion von Gegenständen zur Verbesserung der hygienischen Bedingungen entwickelt werden. Im Ergebnis wird bei allen Entwicklungen das Ziel verfolgt, die Gefahr der Ansteckung mit Krankheitserregern insbesondere an Orten mit einer hohen Personenfrequenz nahezu vollständig zu vermeiden.

Mehr Info: http://www.clean-hand.de

Der Weltrotkreuztag wird jährlich am 8. Mai, dem Geburtstag von Henry Dunant, dem Begründer der Internationalen Rotkreuz- und Rothalbmond-Bewegung, begangen.

Auch das Deutsche Rote Kreuz zählt zu den Partnerinstitutionen. Es engagiert sich nicht nur für die Pflege und Versorgung von kranken und verletzten Menschen, sondern auch für Maßnahmen zur weltweiten Verbesserung von Hygienestandards.

Man braucht aber gar nicht so weit zu schauen. In Europa haben wir ein sehr hohes Niveau, was die Trinkwasserqualität und Überwachung angeht. Aber wussten Sie schon, dass selbst in Deutschland Hormone¹, Antibiotika und weitere Arzneimittelrückstände sowie Mikroplastik in Trinkwasser enthalten sind? Eventuelle Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit werden noch widersprüchlich diskutiert. Auswirkungen auf Flora und Fauna werden jedoch bereits beobachtet.

Was kann man dagegen tun? Wie Elektronen dabei helfen können ...

¹ www.living-water.eu/hormone-im-trinkwasser

Das Fraunhofer FEP arbeitet mit der Internationalen Atomenergie-Organisation IAEA und vielen internationalen Partnern zusammen in einem Coordinated Research Project (CRP) zum Thema "Radiation Inactivation of Bio-hazards Using High Powered Electron Beam Accelerators". Daneben forschen wir an vielen anderen Anwendungen zum Sterilisieren und Inaktivieren mit dem Elektronenstrahl.

Wir nutzen Elektronen als vielseitiges Werkzeug.

Die thermische Wirkung der Elektronen wird eingesetzt, um Metalle zu schweißen, zu verdampfen oder sie in der Randschicht zu modifizieren. Die chemisch-biologische Wirkung von Elektronen wird verwendet, um organische Materialien zu härten, in ihren Oberflächeneigenschaften zu verändern oder sie zu sterilisieren.

Das Wort hydrophil kommt aus dem Griechischen und bedeutet Wasser liebend, was besagt, dass ein Stoff wasseranziehend ist. Hydrophile Substanzen sind dabei wasserlösliche Stoffe, die oft schlecht in Fetten und Ölen lösbar sind.

Auch Oberflächen können hydrophil sein. Diese sind immer von einem meist unsichtbaren Wasserfilm bedeckt. Hydrophile Oberflächen haben gegenüber Wasser Kontaktwinkel, die kleiner sind als 90°. Tropfen sehen also von der Seite aus wie eine flache Halbkugel.
Der Begriff hydrophob kann mit „wassermeidend“ übersetzt werden. Mit diesem Fachausdruck werden Substanzen charakterisiert, die sich nicht mit Wasser mischen und es auf Oberflächen meist „abperlen“ lassen. Oberflächen mit einem Kontaktwinkel von mehr als 90° gegenüber Wasser werden auch als hydrophob bezeichnet. Hydrophobe Oberflächen bestehen in der Regel aus hydrophoben Substanzen oder sind von diesen bedeckt.

Auch unsere Fraunhofer-Forscher arbeiten an hydrophilen und hydrophoben Oberflächen z. B. in der Medizintechnik.

Kommen sie mit Wasser, Salzlösung oder Körperflüssigkeit in Kontakt, so bilden sie eine sehr gleitfähige Oberfläche, die kaum Reibungswiderstand aufweist.

Bei Medizingeräten für minimalinvasive Anwendungen erhöht das zum Beispiel die Sicherheit und den Komfort für den Patienten. Aber auch bei Zahn- oder Hüftgelenkimplantaten spielen modifizierte Oberflächen eine große Rolle!

Unsere Wissenschaftler arbeiten seit einigen Jahren an Oberflächenfunktionalisierungen für den medizinischen Bereich. Neben Beschichtungstechnologien nutzen sie beschleunigte, niederenergetische Elektronenstrahlprozesse, mit denen gezielt die betreffende Oberfläche z. B. an Implantaten behandelt wird. Durch die Elektronenstrahlbehandlung kommt es zur Anpassung der Benetzbarkeit der Oberfläche (Oberflächenhydrophilie). Damit kann die Interaktion der Oberfläche mit der Umwelt gezielt beeinflusst werden. Menschliche Zellen wachsen besser an, Bakterien wiederum werden abgestoßen und Biofilmen wird vorgebeugt.

Mehr dazu: https://s.fhg.de/w4c

Das Hautmikrobiom bezeichnet die Gesamtheit aller Mikroorganismen auf unserem Körper. Es besteht aus Pilzen, Viren und Bakterien, wobei letztere oft als problematisch angesehen werden.

Das gesamte Mikrobiom eines Menschen besteht aus etwa 39 Billionen dieser Mikroorganismen. Dabei ist von ungefähr 1000 verschiedenen Mikrobenarten die Rede, von denen nur ca. 200 als pathogen (krankheitserregend) eingeschätzt werden.

Man weiß mittlerweile, dass die Mikroben für die Schutzbarriere unserer Haut sehr wichtig sind. Sie tragen zum optimalen pH-Wert der Haut bei und schützen uns sogar gegen Krankheitserrerger. Deshalb gilt es, das Gesamt-Mikrobiom zu unterstützen, um der Überhandnahme einzelner Pathogene entgegenzuwirken. Bei jedem Menschen ist das Hautmikrobiom einzigartig zusammengesetzt und unterscheidet sich sogar an unterschiedlichen Körperstellen. Über die Mikroben auf unserer Haut findet ein Austausch mit der Umgebung statt. Wir können sie auf andere Menschen oder Gegenstände, wie Touch-Screens, Eingabe-Panele, Türklinken und Lenkräder von z. B. Leih- oder Car-Sharing-Autos übertragen. Wie können wir dagegen vorgehen?

Laut statistischem Bundesamt zog im Januar 2020 zog die ausländische Nachfrage sprunghaft an: Die Exporte von Desinfektionsmitteln lagen knapp 20% über dem Durchschnitt der vorausgegangenen fünf Jahre in einem Januar.

Neben Handhygiene und der Desinfektion gibt es inzwischen eine ganze Reihe an technologischen Lösungen, die Oberflächen bereits so zu modifizieren, dass Keime nicht anhaften können und die Gefahr der Übertragung von Viren über Oberflächen reduziert wird. Am Fraunhofer FEP werden seit vielen Jahren Technologien zur Oberflächenbehandlung und -beschichtung sowie zur Desinfektion/Sterilisation entwickelt. Mit diesen können biokompatible, biofunktionale oder antimikrobielle Beschichtungen auf Oberflächen aufgebracht werden. Wir nutzen zur Oberflächenbehandlung und -beschichtung sowie zur Desinfektion / Sterilisation und Biofunktionalisierung unter anderem die Behandlung mit niederenergetischen Elektronenstrahlen, Plasmen und vakuumbasierte Verfahren zur Dünnschichtabscheidung. Unsere Kollegen in den biomedizinischen Laboreinheiten und der Analytik begleiten diese Entwicklungen und liefern uns im Haus direkt den Nachweis, die Analytik und Prüfung unserer Entwicklungen.

Mehr dazu gibt es hier zu lesen: https://s.fhg.de/i5U

Jährlich erkranken allein in Deutschland etwa 800.000 – 900.000 Menschen an Infektionen, die in Verbindung mit einem Krankenhausaufenthalt entstanden sind.

Eine der vielen Quellen für diesen Eintrag ist das klinische Wassernetz. Frischwasser wird zwar sterilisiert, doch über Abflüsse können Bakterien in die Patientenzimmer gelangen. Dabei findet die bakteriologische Besiedlung zunächst über die Abwasserleitung in die wasserführende Geruchssperre des Siphons statt. Wird nun der Wasserhahn geöffnet, fließt frisches Wasser durch das Abwasserrohr. Dabei strömt die Luftmasse über dem Siphon nach oben aus dem Waschbecken heraus, und reißt gleichzeitig Bakterien mit nach oben. Diese sind in einem Radius von ca. 1,5 m um das Waschbecken nachweisbar. Da sich bei laufendem Wasser stets auch eine Person in der Nähe des Waschbeckens aufhält, ist davon auszugehen, dass auf diesem Wege praktisch immer eine Übertragung von Bakterien stattfinden kann. Besonders Patienten mit einem geschwächten Immunsystem sind dabei anfällig für bakterielle Infektionen.

Um einen Großteil der Weiterverbreitung der Bakterien über Siphons zu verhindern, wird dieser bisher durch Ausheizen oder die Behandlung mit antibakteriellen Reinigungsmitteln intervallartig unter großem Aufwand gesäubert.

Jedoch stellen diese Methoden eine zeitlich und logistisch anspruchsvolle, sowie finanzielle Herausforderung für Kliniken dar.

Forscher des Fraunhofer FEP haben in Zusammenarbeit mit einem Projektpartner nun einen Siphon-Einsatz entwickelt, der permanent die bakteriologische Besiedlung unterbindet und somit auch eine retrograde Infektion verhindert.

Technologisch soll die bereits bekannte photokatalytische Wirkung von Titandioxid (TiO₂) verwendet werden. Dieser Stoff erzeugt bei Kontakt mit UV-Licht sogenannte Radikale und reaktive Spezies, welche innerhalb kürzester Zeit Bakterien oder andere biologische Verunreinigungen zerstören können.

Mehr Info: https://s.fhg.de/AbN