STOPP für Krankheitserreger!

Abb. 1: Schema der Übertragungswege von Keimen über Hände und Textilien (nach Bloomfield, 2011). ©Hohenstein Institute

Fig. 1: Schema of transmission routes of germs via hands and textiles (following Bloomfield, 2011). ©Hohenstein Institute

Abb. 2: Farbunterschiede der Reinigungstücher aus Mikrofaser vor und nach der Ausrüstung mit Kupferpigmenten. ©Hohenstein Institute / Fig. 2: Colour differences in cleaning cloths made of microfibres before and after finishing with copper pigments. ©Hohenstein Institute

Abb. 3: Praxisnaher Labortest mit Reinigungstüchern zur Inaktivierung von Viren, Bakterien und Pilzen auf Oberflächen. ©Hohenstein Institute / Fig. 3: Laboratory test under realistic conditions with cleaning cloths for the inactivation of viruses, bacteria and mouldson surfaces. ©Hohenstein Institute

Im Rahmen eines AiF-Forschungsprojektes (AiF-Nr. N 17407) haben Wissenschaftler der Hohenstein Institute in Bönnigheim erstmals eine Textilausrüstung mit antiviraler und zugleich antibakterieller Funktion entwickelt. Diese Technologie kann für Produkte eingesetzt werden, welche u.a. in Kindergärten, Kindertagesstätten (Kitas) oder Krankenhäusern bei der Unterbrechung von Infektionsketten helfen.

Das Gros der infektbedingten Atemwegserkrankungen wird durch Viren verursacht. So führt z. B. das respiratorische Syncytialvirus, ein zur Familie der Paramyxoviren gehörender Erreger, insbesondere bei Kleinkindern zu Infektionen der oberen Atemwege in Form von Schnupfen, Husten, akuter Bronchitis oder gar Pneumonie. Regelmäßig mit Beginn der kalten Jahreszeit steigt entsprechend in Kitas und Kindergärten die Infektionsrate. Durch Noro- und Rotaviren verursachte Durchfallerkrankungen sowie bakterielle Erkrankungen der Atemwege und des Verdauungstraktes haben dagegen das ganze Jahr über „Saison“.
Um Tröpfchen- und Schmierinfektionen soweit möglich zu vermeiden, ist die Hygiene von Händen, Textilien und Oberflächen von zentraler Bedeutung.
Das A und O zur Vermeidung bzw. Eingrenzung von Krankheitsfällen bei der Kinderbetreuung ist das ist regelmäßige und gründliche Händewaschen sowohl bei den Kindern wie auch deren Betreuern.

Doch auch über Textilien können Krankheitserreger übertragen und verteilt werden. Zwar verfügen Viren nicht über einen eigenen Stoffwechsel und können deshalb außerhalb eines Wirtskörpers nur eine begrenzte Zeit überleben und sich dort im Gegensatz zu Bakterien auch nicht vermehren. Aber wie Studien eindrucksvoll belegen, tragen Textilien, die in regelmäßigem Kontakt zu den Händen stehen, nachweislich zur der Übertragung von Viren bei (Sauver et al., 1998). In der wissenschaftlichen Betrachtung stellen Kleidung sowie Haushalts- und Krankenhaustextilien in Form von Bettwäsche, Handtüchern, Küchentüchern usw. neben den Händen einen wichtigen potenziellen Übertragungsweg für Viren dar (siehe Abbildung 1).

Dritter wichtiger Übertragungsweg für Viren, sind Oberflächen aller Art, die ebenfalls über die Hände oder die Atemluft mit Viren und Bakterien kontaminiert werden können. Ein weiterer wichtiger Baustein der Infektionsprophylaxe ist deshalb die Oberflächenreinigung. Diesen Aspekt greifen die Hohenstein Wissenschaftler bei ihrem aktuellen Forschungsprojekt auf.

Das Versuchsdesign umfasste entsprechend Reinigungstücher, bei denen erstmals eine antivirale und antibakterielle Wirksamkeit in einer funktionellen Textilausrüstung miteinander kombiniert wurden. „Langfristig interessiert uns, ob das Infektrisiko, also die Keimübertragung von Mensch zu Mensch, mithilfe biofunktioneller Textilien künftig reduziert werden kann“, so Prof. Höfer, Leiter der Abteilung Hygiene, Umwelt & Medizin.

Um dieses Ziel zu erfüllen, wurden zunächst verschiedene organische und anorganische Kupferverbindungen in kolloidaler oder nanopartikulärer Form sowie Kupferkomplexe in einem Sol-Gel-Prozess aufgebracht. Durch verschiedene Applikationstechniken wie Foulard- oder Spray-Verfahren konnte die Wirksamkeit der textilen Mikrofaser-Substrate optimiert werden. Die Inaktivierbarkeit der Testviren war signifikant und über 15 Waschzyklen haltbar und zugleich abriebbeständig.
Eine zweite alternative antivirale Ausrüstung von Mikrofasertüchern wurde durch Veredelung mit Kupferpigmenten im Hochtemperatur-Ausziehverfahren erreicht. Ähnlich wie bei der Färbung mit Dispersionsfarbstoffen wurden die dispergierten Kupferpigmente im schwach sauren Milieu in die Faser gebracht. In einen zweiten Schritt erfolgte die Fixierung mit Hilfe eines polymeren Bindemittels durch Kaltklotzverfahren („KKV“) um die Kupferteilchen vor mechanischem Abrieb zu schützen. Auch diese Kupferausrüstungen wiesen gute Egalitäten auf, doch zeigte sich ein leichter Grünton gegenüber der ursprünglich helleren Gewebefarbe (siehe Abbildung 2). Alle Muster bestanden die Laborprüfungen zur Frage der Hautverträglichkeit.

Die praxisnahen Wirksamkeitstests erfolgten auf unterschiedlichen Oberflächen wie Glas, Edelstahl, oder Holz, welche mit Viren kontaminiert und mit den ausgerüsteten Reinigungstüchern abgewischt wurden (siehe Abbildung 3). Als Testvirus wurde der Bakterienvirus MS2 verwendet, ein apathogenes Surrogatvirus, welches anhand seiner Struktur und Umweltstabilität mit klinisch relevanten Viren wie z. B. Norovirus, Poliovirus, Hepatitis A oder Enteroviren vergleichbar ist. Die ausgerüsteten Mikrofasertücher haben 91 % der applizierten Viren aufgenommen. Gleichzeitig wurde eine Reduzierung der Viruskonzentration im Tuch von ca. 90 % erreicht. Zusätzlich wurden Wirksamkeitsprüfungen gegen Bakterien und Schimmelpilze nach normativen Vorgaben (DIN EN ISO 20743 und EN 14119) durchgeführt. Mithilfe dieses Versuchaufbaus konnten die Ausrüstungen gezielt optimiert werden.

Das Forschungsprojekt lässt erkennen, dass antivirale Reinigungstücher einen wirksamen hygienischen Effekt leisten und zu einer Senkung der Keimtransferrate, z. B. von Krankheitserregern in Kindergärten und Kitas, beitragen könnten. Aber auch im häuslichen Umfeld, Krankenhäusern, Alten- und Pflegeheimen sowie in Gemeinschaftseinrichtungen (z. B. Kantinen) sowie für Schutzbekleidung bei Feuerwehr, Katastrophenschutz und Militär könnte die neue Funktionalisierung von Interesse sein.