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Antimikrobielle
Kupferlegierungen –
Neue Lösungen für
Gesundheit und Hygiene
Antimikrobielle Kupferlegierungen –
                                                                                                                            Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene




                                                                                                                            1. Einleitung                                                                        5



                                                                                                                            2. Krankenhausinfektionen mit Folgeschäden: Ursachen und Wirkung                     6

                                                                                                                                2.1 Antibiotika-Resistenz                                                        6

                                                                                                                                2.2 Demographische Entwicklung                                                   6

                                                                                                                                2.3 Auswirkungen                                                                 6



                                                                                                                            3. Ein Keim und seine Bedeutung: Das Beispiel MRSA                                    7

                                                                                                                                3.1 Einführung                                                                    7

                                                                                                                                3.2 Übertragungswege                                                             9

                                                                                                                                3.3 Bisherige Präventionsmaßnahmen                                               10



                                                                                                                            4. Massive Kupferlegierungen als zusätzlicher Lösungsbaustein                        11

                                                                                                                                4.1 Einführung                                                                   11

                                                                                                                                4.2 Anwendungsbereiche massiver antimikrobieller Kupfergegenstände               11

                                                                                                                                4.3 Wissensstand und Forschung zur Bedeutung antimikrobieller Kupferwerkstoffe   13

                                                                                                                                4.4 Wissenschaftliche Nachweise                                                  14

                                                                                                                                        4.4.1 Laborstudien                                                       14

                                                                                                                                        4.4.2 Krankenhausversuche                                                17


Herausgeber:                  Bildnachweis:                                      Alle Rechte, auch die des auszugsweisen
Deutsches Kupferinstitut,     Berker GmbH & Co. KG, Schalksmühle                 Nachdrucks und der fotomechanischen oder   5. Ausblick und Zusammenfassung                                                      21
Düsseldorf, 2010              Copper Development Association, London             elektronischen Wiedergabe, vorbehalten.
                              dws Werbeagentur GmbH, Duisburg
Layout und Umsetzung:         HEYER MEDICAL AG, Bad Ems
dws Werbeagentur GmbH,        ICA (International Copper Association), New York                                              Literatur                                                                            22
Duisburg                      Wellcome Images, London
                              Wilhelm May GmbH, Velbert
Druck:                        www.antimicrobialcopper.com
druckpartner
Druck- und Medienhaus GmbH,
Essen
1. Einleitung




                               Nach Berechnungen der deutschen            Ein interessanter Lösungsansatz im         diese Beurteilung. Die Voraussetzung
                               Gesellschaft für Krankenhaushygiene        Kampf gegen die weitere Ausbreitung        für eine effektive keimhemmende
                               sterben in Europa jährlich bis zu          gefährlicher Erreger ist dabei der         Wirkung des eingesetzten Materials
                               100.000 Menschen an einer Infektion,       Einsatz eines dauerhaft wirksamen          scheint dabei ein Kupfergehalt von
                               die im zeitlichen Zusammenhang mit         antimikrobiellen Materials für häufig      mindestens 65 % zu sein. Produkte,
                               einem Krankenhausaufenthalt oder           genutzte Kontaktflächen. Massives          die über eine antimikrobielle Eigen-
                               einem Aufenthalt in einer anderen          Kupfer sowie einige seiner Legierungen     schaft verfügen, müssen deshalb
                               medizinischen Einrichtung steht.           erreichen eine Inaktivierung pathoge-      komplett aus einer entsprechenden
                                                                          ner Keime innerhalb kurzer Zeit und        Kupferlegierung gefertigt sein. Mitt-
                               Insgesamt geht man von 500.000 bis         weisen diese gewünschten Eigenschaf-       lerweile werden beispielsweise schon
                               800.000 sogenannten nosokomialen           ten auf. Der Einsatz von Produkten aus     Lichtschalter und Tür- oder Fenster-
                               (krankenhausbürtigen) Infektionen pro      diesen Materialien kann somit einen        beschläge aus diesen Legierungen
                               Jahr allein in Deutschland aus. In den     erheblichen Beitrag zur Gesundheits-       hergestellt.
                               USA bewegt sich die Zahl bei über zwei     fürsorge leisten.
                               Millionen Fällen pro Jahr. Als häufigste                                              Um den Nutzer auf die antimikro-
                               Art nosokomialer Infektionen lassen        Die antimikrobielle Wirksamkeit von        bielle Wirksamkeit hinzuweisen, tragen
                               sich Wundinfektionen, Pneumonien,          Kupfer und seinen Legierungen wie          Produkte markenrechtlich geschützte
                               Sepsis oder Harnwegsinfektionen            Messinge und Bronzen wurde bereits         Kennzeichnungen. Dieser marken-
                               anführen. Die Anzahl bakterieller oder                                                rechtliche Schutz gewährleistet, dass
                               viraler Infektionen mit erheblichen                                                   für die Herstellung des Produktes eine
                               Folgeschäden bis hin zur Todesfolge         Messing und Bronze sind Kupfer-           Kupferlegierung verwendet wurde,
                               sind in Krankenhäusern und Pflegeein-       legierungen, also Gemische anderer        deren antimikrobielle Wirksamkeit
                               richtungen gleichbleibend hoch oder         Elemente mit dem Basiswerkstoff           bestätigt worden ist.
                               nehmen teils dramatisch zu.                 Kupfer. Üblicherweise mischt man
                                                                           mehrere Metalle, um für die jewei-        Eine Gütegemeinschaft gewährleistet
                               Die Krankenhaus- oder Pflegeeinrich-        lige Anwendung optimale Eigen-            zudem, dass Produkte, die aus Kupfer-
                               tung fördert die Ausbreitung entspre-       schaften zu erreichen.                    legierungen wie Messing oder Bronze
                               chender Keime durch hohe Kontakt-                                                     hergestellt sind und mit deren anti-
                               raten zwischen Patienten, Personal                                                    mikrobiellen Eigenschaften werben,
                               und Besuchern sowie die gemeinsame         durch die US-Umweltbehörde EPA             ständig überprüft werden.
                               Nutzung von Einrichtungs- und Sanitär-     (Environmental Protection Agency)
                               gegenständen. Über häufig benutzte         bestätigt. Wissenschaftliche Studien
                               Kontaktoberflächen und -gegenstände        wie sie beispielsweise in Großbritannien
                               wie beispielsweise Türgriffe, Licht-       durchgeführt wurden, untermauern
                               schalter oder Handläufe können Keime
                               indirekt weitergegeben werden.
                               Die Komplexität der verschiedensten
                               Faktoren, die als wesentliche Auslöser
                               für die Zunahme der nosokomialen
                               Infektionen gelten, verdeutlicht die
                               Notwendigkeit einer interdisziplinären,
                               hygienerelevanten Zusammenarbeit.
                               Neben der zukunftsorientierten Phar-
                               maforschung und der konsequenten
                               Beachtung der Hygienestandards müs-
                               sen neue Wege beschritten werden.




                                Dieses Markenzeichen steht inter-
                                national für antimikrobielle Kupfer-
                                werkstoffe.




4 | Deutsches Kupferinstitut                                                   Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 5
2. Krankenhausinfektionen mit Folgeschäden:                                                                                     3. Ein Keim und seine Bedeutung:
Ursachen und Wirkung                                                                                                            Das Beispiel MRSA


Infektionen gehen meistens auf das       gleichartige Bakterien derselben und        In Deutschland wird sich der Anteil        3.1 Einführung
erfolgreiche Eindringen und Vermehren    künftiger Generationen über Gen-            der über 84-jährigen und Älteren           Das Haut, Nase und Leisten bewoh-
von Erregern in Personen mit ge-         transfer, aber auch an andere Spezies       von heute rund 20 % auf über 30 %          nende Bakterium Staphylococcus
schwächtem Immunsystem zurück. Sie       und Gattungen weitergereicht werden.        im Jahre 2050 steigern. Dies ist nicht     aureus (S. aureus), inklusive seiner
lassen sich daher auch oder gerade in    Auf diese Weise entstehen auch multi-       zuletzt deshalb bedeutsam, weil vor        gegen das Antibiotikum Methicillin
Einrichtungen der Klinik- und Pfle-      resistente Varianten – ein Prozess,         allem diese Altersgruppe verstärkt         unempfindlichen Varianten (MRSA), ist
gewelt nicht vermeiden. Solche erst      der durch die oftmals zu schnelle, zu       medizinische Betreuung und Pflege          einer der häufigsten Erreger innerhalb
im Krankenhaus erworbenen (noso-         wenig hoch dosierte oder vorzeitig          benötigen wird. Waren im Jahre 2005        und außerhalb des Krankenhauses und
komialen) Infektionen hat es schon       abgebrochene Verabreichung gängiger         noch rund 2,1 Millionen Menschen           gilt quasi als Inbegriff der Hospital-
immer gegeben und sie waren auch         Antibiotika-Präparate sowie deren           pflegebedürftig, wird sich diese Zahl      keime. Besondere Bedeutung gewinnt
immer mit dem persönlichen Schicksal     Einsatz in der Tiermedizin beschleunigt     bis zum Jahre 2030 auf rund 3 Millio-      der Keim bei einem geschwächten
der Patienten verknüpft. Nicht zuletzt   wird. Als direkte Konsequenz können         nen steigern und damit rund 4 % der        Immunsystem bzw. einer allgemeinen
deshalb konnten mit der Entwicklung      Infektionen oftmals nur noch mit            Gesamtbevölkerung betreffen [2].           Schwächung insbesondere bei älteren
und Weiterentwicklung von Antibiotika    erheblichem Aufwand – teilweise gar                                                    Menschen.
zunächst enorme Erfolge bei der Be-      nicht mehr – vermieden oder erfolgreich     2.3 Auswirkungen
kämpfung solcher Infektionen verbucht    behandelt werden.                           Mit der Problematik resistenter Keime
werden.                                                                              steigt jedoch nicht nur die Herausfor-      MRSA (Methicillin oder
                                                                                     derung an die medizinische Versorgung       multiresistenter S. aureus)
In der jüngeren Vergangenheit hat sich                                               der Bevölkerung, sondern auch an die        Aufgrund seiner weiten Verbreitung
das Blatt gewendet. Als Hauptursache                                                 Pflegestrukturen. Im Zusammenhang           ist MRSA eine wesentliche Ursache
für das nach wie vor hohe Infektions-                                                mit der weiterhin steigenden Lebens-        von nosokomialen Infektionen, aber
aufkommen mit Folgeerkrankungen in                                                   erwartung ist es erforderlich, die          auch Infektionen außerhalb des
Kliniken und Pflegeheimen wird heute                                                 Anstrengungen in den Bereichen der          Krankenhausbereichs. Man spricht
das Zusammentreffen zweier Phäno-                                                    gesundheitlichen Prävention und der         in diesem Zusammenhang dann von
mene der modernen industrialisierten                                                 Gesundheitsförderung zu verstärken,         sogenannten „Community associa-
Welt erachtet:                                                                       damit ein längeres Leben auch wei-          ted“ oder CA-MRSA.
Der zunehmend hohe Anteil älterer                                                    terhin in Gesundheit geführt werden
und potenziell immun geschwächter                                                    kann. Dies kann umso besser gelingen,
Menschen an der Bevölkerung trifft auf                                               wenn der Prävention und der Gesund-        In den letzen Jahren ist weltweit die
eine drastische Zunahme Antibiotika-                                                 heitsförderung die gleiche Bedeutung       Prävalenz von MRSA-Erkrankungen in
resistenter Krankheitserreger.                                                       beigemessen werden wie den kurati-         erschreckendem Maße gestiegen: Seit
Klassische Antibiotika zeigen sich in    2.2 Demographische Entwicklung              ven Maßnahmen in der Gesundheits-          Mitte der 70er Jahre kam es kontinuier-
zunehmendem Maße wirkungslos.            Der demographische Wandel – hier            versorgung.                                lich weltweit zu einer beträchtlichen
Diese Konstellation erfordert die Neu-   insbesondere die zunehmende Alte-                                                      Zunahme, die allein in den USA von
bewertung und Anpassung relevanter       rung der Bevölkerung – gehört vor die-      Dies alles führt zu einem enormen          einem Anteil von 43 % MRSA-Infek-
Patientenbehandlungs- und Hygiene-       sem Hintergrund zu den gravierendsten       zusätzlichen Kostendruck im Gesund-        tionen an S. aureaus-Infektionen im
maßnahmen.                               gesellschaftlichen Veränderungen der        heitswesen, den es durch vielfältige       Jahre 1999 auf 58 % im Jahr 2005          skandinavischen Ländern ist eine sehr      sind in Deutschland unter anderem
                                                                                     Gegenmaßnahmen abzufangen gilt:            gestiegen ist, gemessen an der Anzahl     geringe MRSA-Prävalenz (ca. 1 %) zu        vier Institutionen bedeutsam: die
                                                                                     der wirtschaftliche Schaden durch          aller in Krankenhäusern gemeldeten        beobachten. Diese gilt auch für andere     Paul-Ehrlich-Gesellschaft (PEG), das
 Was sind nosokomiale Infektionen?                                                   nosokomiale Infektionen beläuft sich       S. aureus-Fälle. Allerdings ist nicht     Erreger und basiert auf den sehr ag-       German Network for Antimicrobial
 Unter nosokomialen Infektionen (NI) werden durch Erreger verursachte                allein in Europa auf rund 5,5 Milliarden   gesichert, dass hier alle eingetretenen   gressiven und nachhaltigen Präventi-       Resistance Surveillance (GENARS), die
 Erkrankungen verstanden, die erst im Zusammenhang mit stationären oder              Euro pro Jahr [3]; die aufwändigere        Erkrankungen wirklich erfasst werden.     onsmaßnahmen dieser Staaten, welche        Surveillance der Antibiotika-Anwen-
 ambulanten medizinischen Maßnahmen auftreten.                                       Therapie kann die Behandlungskosten        In Europa besteht eine relativ gute       schon in den 90er Jahren strengste Hy-     dung und der bakteriellen Resistenzen
                                                                                     pro betroffenem Patienten um 30 bis                                                  gienevorschriften und einen geringen       auf Intensiv-Stationen (SARI) sowie das
                                                                                     100 % ansteigen lassen.                                                              Antibiotika-Einsatz eingeführt haben.      Krankenhaus Infektions Surveillance
2.1 Antibiotika-Resistenz                Neuzeit. Als Herausforderung erweist                                                    Als Prävalenz bezeichnet man die         Neben einem konsequenten Eingangs-         System (KISS). Dabei sind alle Einrich-
Heute sind etwa 70 % aller Bakterien,    sich dabei weniger der langfristige         Das Problem zunehmender Kranken-            Häufigkeit einer Krankheit oder eines    screening aller Risikopatienten sowie      tungen natürlich abhängig von der
die Infektionen in Krankenhäusern        Bevölkerungsrückgang in den soge-           hausinfektionen ist in den letzten          Symptoms in einer Bevölkerung zu         deren Kontaktisolierung bis zum MRSA-      Weitergabe relevanter Daten durch die
verursachen, gegen mindestens ein        nannten Industriestaaten, sondern           Jahren sowohl aus gesundheitlicher          einem bestimmten Zeitpunkt.              Negativnachweis werden im äußersten        in dieses Netzwerk integrierten Kranken-
Antibiotikum resistent [1].              vielmehr die zunehmende Alterung der        als auch aus finanzieller Sicht in den                                               Fall sogar ganze Krankenhaus-Stationen     häuser. In Deutschland sind zudem die
Die enorme Anpassungsfähigkeit von       Bevölkerung, die die sozialen Sicherungs-   Mittelpunkt des Interesses gerückt: So                                               geschlossen.                               Leiter von Krankenhäusern und Ein-
Bakterien an Veränderungen ihrer         systeme zunehmend belastet und nach         beschäftigen sich nicht nur Hygieniker     Datenlage auf Basis des European                                                     richtungen für ambulantes Operieren
biochemischen Umwelt beruht auf dem      langfristigen Anpassungsstrategien          und Mediziner fortlaufend mit den          Antimicrobial Resistance Surveillance     Bei den Mittelmeer-Anrainerstaaten,        nach § 23 des Infektionsschutzgesetzes
hohen Mutationspotenzial ihrer Gene.     verlangt. Die Immunabwehr-Kapazität         Ursachen und Folgen, sondern auch          System (EARSS). Ähnlich wie in den USA    Irland und Großbritannien liegt die        (IfSG) zur fortlaufenden Aufzeichnung
Neu errungene Unempfindlichkeiten        sinkt beispielsweise bei älteren            öffentliche Behörden und Institutionen     zeigt sich auch in Europa eine große      MRSA-Prävalenz inzwischen bei fast         und Bewertung bestimmter nosokomi-
gegenüber einem Antibiotikum stellen     Menschen, womit die Wahrscheinlich-         wie das Bundesgesundheitsamt und           geografische Variabilität mit einem       50 %; Deutschland bewegt sich hier         aler Infektionen und multiresistenter
eine für den Mikroorganismus positive    keit einer nosokomialen Erkrankung          der Deutsche Bundestag.                    deutlichen Süd-Nord-Gefälle. In den       bei rund 20 %.                             Erreger verpflichtet.
Selektion dar und können schnell an      einhergeht.                                                                            Niederlanden, Dänemark und anderen        Für die entsprechende Datenerfassung


6 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                                   Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 7
Clostridium difficile




                                                       3.2 Übertragungswege                             Kontamination                                           Übertragung, bei der die Erreger durch
                                                       Nach der heute international üblichen            Verunreinigung durch unerwünschte,                      zwischengeschaltete Gegenstände oder
                                                       Klassifikation lassen sich unter prä-            in der Regel schädliche Stoffe.                         Personen übertragen werden. Dennoch
                                                       ventiven Aspekten drei grundlegende              Kontaminiert werden können                              ist die indirekte Kontaktübertragung
                                                       Übertragungswege unterscheiden [4]:              Systeme (z. B. Rohrleitungssysteme,                     der häufigste Weg zur Übertragung
                                                       die (direkte und indirekte) Kontakt-             Kanäle, Gewässer, Bodenflächen),                        von Erregern wie MRSA [4]; deshalb
                                                       übertragung durch Personen oder                  Objekte (z. B. Straßen, Werkzeuge,                      wird in der Unterbrechung indirek-
                                                       Gegenstände, die Tröpfchenübertra-               Fahrzeuge), Materialien (Gase,                          ter Kontaktübertragungs-Pfade ein
                                                       gung z. B. durch Husten, Niesen und              Atemluft, Flüssigkeiten, Feststoffe),                   ebenfalls wichtiger Baustein eines
                                                       beatmungstechnische Maßnahmen                    Lebensmittel (Kontaminanten) oder                       präventiven Gesamtkonzeptes gese-
                                                       sowie die aerogene Übertragung durch             Organismen (z. B. mit Viren, Giften                     hen. Üblicherweise erfolgt die Über-
                                                       mit Erregern versetzten Schwebeteil-             oder anderen Schadstoffen). Der                         tragung durch Kontamination eines
                                                       chen wie z. B. feinste Staubpartikel.            Vorgang zur Beseitigung der Konta-                      Gegenstandes oder einer Person, eines
                                                                                                        mination wird als Dekontamination                       sogenannten „Übertragungsvehikels“,
                                                       Die Kontaktübertragung ist der am                bezeichnet.                                             durch direkten Kontakt mit einer in-
                                                       weitesten verbreitete Übertragungs-                                                                      fektiösen Person. Das „Übertragungs-
                                                       weg nosokomialer Infektionen, wobei                                                                      vehikel“ gibt nun seinerseits selbst den
                                                       hierzu auch die Berührung trockener            Zur direkten Kontaktübertragung                           Erreger an eine Risiko-Person weiter.
                                                       Oberflächen und unsichtbar kontami-            kommt es durch die Berührung                              Dabei ist es durchaus möglich, dass an
                                                       nierter Gegenstände zählt. Hierbei wird        zwischen zwei Personen. Dabei gilt                        diesem Vorgang mehrere nacheinan-
                                                       zwischen der direkten und indirekten           die direkte Kontaktübertragung gene-                      der geschaltete „Übertragungsvehikel“
                                                       Kontaktübertragung unterschieden.              rell als risikoreicher als die indirekte                  beteiligt sind [4].




                                                         Übertragungswege nosokomialer (krankenhausbürtiger) Infektionen




                                                                                              Personal / andere Patienten / Besucher




                                                                                                                                           Direkte Hautkontakt-
                                                                                                                                               übertragung


                                                              Wasser- /                                                                               Mobile Instrumente
                                                              Luftführende Anlagen                               Risiko-Patient                       (Medizingeräte)



                                                                                       Keimtransfer über                       Indirekte Kontaktübertragung
                                                                                  gasförmige / flüssige Medien               durch mobile / immobile Vektoren




                                                                                                           Immobile Kontaktflächen




8 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                     Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 9
4. Massive Kupferlegierungen
                                                                                                                             als zusätzlicher Lösungsbaustein


                                    4-Säulen-Strategie des Robert-Koch-Instituts                                                                                                                                  der Zeit abnutzenden Beschichtungen
                                                                                                                                                                                                                  mit bioziden Inhaltsstoffen anderer
                                                                                                                                                                                                                  Materialien, wie sie durchaus schon
       Identifizierung,            Strikte Umsetzung                 Sanierung von                  Kontrollierter                                                                                                eingesetzt werden, bieten massive
        Erfassung und             geeigneter Hygiene-                MRSA-Trägern                    Einsatz von                                                                                                  Kupferlegierungen z. B. aus Messing
       Bewertung von                  maßnahmen                                                      Antibiotika                                                                                                  und Bronze ein unerschöpfliches
       MRSA (Screening)                                                                                                                                                                                           Reservoir für die hochwirksamen
                                                                                                                                                                                                                  Kupferionen und weisen damit eine
                                                                                                                                                                                                                  besonders nachhaltige Effizienz auf.
                                                                                                                                                                                                                  Denn offenbar können Kupferwerkstoffe
                                                                                                                                                                                                                  mit ihrer antimikrobiellen Wirksam-
Zu den entscheidenden Risikofaktoren     einheitliche Empfehlung, die landes-     sogenannter Standardmaßnahmen                                                                                                   keit die indirekte Kontaktübertragung
durch eine Besiedlung mit MRSA gehört    weit umgesetzt wird. In Japan ist eine   bzw. der Standardhygiene bewährt, die                                                                                           unterbrechen. Diese Eigenschaft geht
auch eine aktuelle oder zurücklie-       MRSA-Überwachung lediglich in großen     von allen Angehörigen des medizini-                                                                                             auch im Falle nutzungsbedingter
gende systemische, also den ganzen       Allgemein- und Universitätskliniken      schen Personals bei jedem Patienten                                                                                             Beschädigungen der Oberfläche nicht
Körper betreffende Gabe von Anti-        verpflichtend, jedoch nicht in kleinen   anzuwenden ist. Wichtigster Bestand-                                                                                            verloren, welche bei in Gesundheits-
biotika. Denn die Zusammensetzung        oder mittleren Krankenhäusern. Einige    teil dieser Maßnahmen ist dabei eine                                                                                            institutionen häufig verwendeten
der vorwiegend hochempfindlichen                                                  ausreichende Händedesinfektion.                                                                                                 anderen metallischen oder nichtme-
Normalflora des Körpers wird – als                                                                                                                                                                                tallischen Werkstoffen als bevorzugte
unbeabsichtigter Nebeneffekt – durch                                              Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese                                                                                          Rückzugsmöglichkeit für Keime fungie-
Breitband-Antibiotika beträchtlich                                                Maßnahmen allein nicht dafür sorgen,                                                                                            ren [5].
verändert; sie kann deshalb mit                                                   die in einigen Staaten vorliegende         4.1 Einführung                           Quelle für Kreuz-Kontaminationen,
multiresistenten Stämmen wie MRSA                                                 hohe MRSA-Prävalenz zu minimie-            Insbesondere die Desinfektion von        d. h. die direkte oder indirekte            In Gesundheitseinrichtungen sind
nicht mehr ausreichend konkurrieren.                                              ren. Basierend auf den aggressiven         Oberflächen als eine unverzichtbare      Übertragung von pathogenen (krank-          häufig Oberflächen in der direkten
Dadurch bekommen die multiresis-                                                  und umfangreichen Präventionsmaß-          Hygienemaßnahme muss regelmäßig          heitserregenden) Mikroorganismen            Patientenumgebung von infektions-
tenten, primär nur in geringer Keim-                                              nahmen, die in den skandinavischen         vorgenommen werden, kann und             von bereits kontaminierten auf nicht        relevanten Kontaminationen betrof-
zahl vorhandenen Stämme, die von                                                  Ländern zu der fortdauernden geringen      wird allerdings oftmals aufgrund des     kontaminierte Gegenstände oder Per-         fen. Neben Türklinken und -drückern,
Breitband-Antibiotika nicht gehemmt                                               MRSA-Prävalenz geführt haben, hat          hohen personellen Aufwandes nicht        sonen. Ein Teufelskreis, der auch durch     Lichtschaltern und anderem Interieur
werden, einen Überlebensvorteil und                                               das Robert-Koch-Institut bereits 2005      in erforderlichem Maße – also mehr-      eine verstärkte Flächenhygiene nicht        stellen auch einige Medizinprodukte
können sich vermehren. Nicht zuletzt     Länder verfügen wiederum über Leit-      eine sogenannte 4-Säulen-Strategie         mals täglich – durchgeführt. Hinzu       umfassend zu durchbrechen ist. Hier         wie Krankenhausbetten häufig
deshalb ist es wichtig, eine konse-      linien, die dann auch landesweit         entwickelt, die der Eindämmung von         kommt, dass viele Desinfektionsmittel    sind neue, innovative Lösungswege
quente Standard-Hygiene in der Kran-     umgesetzt werden, wie z. B. in Finn-     MRSA-Infektionen dienen soll. Diese        zumeist nur kurzzeitig wirken. In der    gefragt, die nicht allein auf äußerliche
kenpflege zu verfolgen.                  land und den Niederlanden. Für           Strategie umfasst neben den Standard-      Zeit zwischen zwei Desinfektionsgän-     Reinigungsvorgänge setzen.
                                         Großbritannien ist erstmals in 2008      hygienemaßnahmen und dem kontrol-          gen kommt es jedoch insbesondere         Als Lösung bietet sich hier der Einsatz
3.3 Bisherige                            eine Leitlinie der British Society for   lierten Einsatz von Antibiotika auch das   bei häufig berührten Oberflächen zu      antimikrobieller Materialien an, die für
Präventionsmaßnahmen                     Antimicrobial Chemotherapy veröf-        konsequente Eingangsscreening aller        sogenannten Neukontaminationen           hochfrequentierte Kontaktoberflächen
So unterschiedlich wie die Prävalenz     fentlicht worden, die jedoch keinerlei   Risiko-Patienten bei Krankenhausauf-       auch mit infektiösen Erregern. Dies      verwendet werden und damit eine
von MRSA zwischen den einzelnen Län-     verpflichtenden Charakter hat. Als       nahme sowie deren Kontaktisolierung        wiederum bedeutet, dass kritische        zusätzliche Barriere gegen nosokomiale
dern und die Verbreitung innerhalb der   effektive Maßnahme zur Prävention        bis zum MRSA-Negativnachweis. Sie          Gegenstände sowie die Hände des          Infektionen wie MRSA darstellen
einzelnen Länder ist, so unterschied-    der Übertragung nosokomialer Infek-      basiert auf der „Richtlinie für Kranken-   Personals bei Berührung mit dem          können. Auf den aktuellen Stand der
lich ist auch der Umgang mit MRSA. In    tionen wie MRSA hat sich allerdings in   haushygiene und Infektionsprävention“      „Übertragungsvehikel“ ebenfalls wie-     Forschung wird im Kapitel 4.3 einge-
den USA gibt es beispielsweise keine     den meisten Ländern die Etablierung      aus dem Jahre 1999. Differierende Um-      der zu Keimquellen werden. Viele der     gangen.
                                                                                  setzungen und unterschiedlich ausge-       gewöhnlich in Krankenhäusern oder
                                                                                  prägte Erfolge dieses Maßnahmenkata-       Altenheimen für Oberflächen genutz-      4.2 Anwendungsbereiche massiver
 Maßnahmen der Standardhygiene                                                    loges geben aber bis heute Grund zur       ten herkömmlichen Materialien sind       antimikrobieller Kupfergegenstände
  - Händehygiene durch Händewaschen und Händedesinfektion                         Diskussion. Vieles spricht dafür, dass     nachgewiesenermaßen eine bevorzugte      Im Gegensatz zu einfachen, sich mit
  - Gebrauch von persönlicher Schutzausrüstung beim Umgang mit Blut und           weitere Maßnahmen zur Prävention
    Körperflüssigkeiten                                                           der zunehmenden MRSA-Infektionen
  - Adäquate Handhabung von Pflegeutensilien und Bettwäsche                       nötig sind. In den Fokus des Interes-       Zusätzliche Barriere: Unterstützung der Flächenhygiene
  - Vermeidung von Verletzungen durch Kanülen oder andere spitze Gegen-           ses geraten dabei immer mehr Ober-          Der Einsatz antimikrobieller Kupferoberflächen als zusätzlicher Baustein der 4-Säulen-Strategie des Robert-Koch-Instituts
    stände                                                                        flächen, die bei vielen infektiösen         ist kein Ersatz für Standardhygienemaßnahmen, sondern eine Ergänzung zu den existierenden Präventionsmaßnahmen
  - Reinigung der Patientenumgebung und gezielte Entfernung/Desinfektion          Krankheiten als „Übertragungsvehikel“       im Kampf gegen nosokomiale Infektionen wie MRSA. Der Austausch hochfrequentierter Oberflächen durch Oberflächen
    einer Umgebungskontamination mit Blut oder anderen Körperflüssigkeiten        innerhalb der indirekten Kontaktüber-       und Gegenstände aus Kupferlegierungen, die natürlich antimikrobiell sind, kann helfen, Kontaminationen und damit
  - Adäquate Handhabung von Abfällen                                              tragung dienen.                             das Risiko von Infektionen einzuschränken.




10 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                              Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 11
frequentierte Kontaktoberflächen                   Infektionsträger durch den Einsatz von              Innenraumhygiene in den nächsten           4.3 Wissensstand und Forschung            Material-Fäulnisprävention.                 wurde bis in die jüngste Vergangenheit
dar, die von Patienten, Personal und               Kupferkomponenten reduziert werden                  Jahren zunehmend in den Fokus der          zur Bedeutung antimikrobieller            Während also die Kenntnis von den           hinein nie systematisch untersucht.
Besuchern berührt werden. Des Wei-                 kann.                                               Gesundheitsvorsorge rücken und wei-        Kupferwerkstoffe                          hygienischen Eigenschaften gelöster         Erst in den letzten Jahren wurde
teren gelten Waschräume, Toiletten                                                                     tere Einsatzbereiche für antimikrobielle   In der Medizingeschichte hat die          Kupfer-Formen nie aus den Augen ver-        diese kupfertypische Eigenschaft als
und Haltegriffe als mögliche Übertra-              Darüber hinaus können die antimikro-                Kupferlegierungen eröffnen.                antimikrobielle Wirkung von Kupfer        loren wurde, geriet das Wissen über die     Forschungs-Thema erkannt.
gungsquellen. Ebenso Computertasta-                biellen Eigenschaften von Kupferwerk-               Unterstützend kommt hinzu, dass            schon früh eine entscheidende Rolle       antimikrobielle Effektivität massiven
turen, Tischrollwagen, Seifenspender,              stoffen aber auch in anderen Anwen-                 Kupfer und Kupferlegierungen leicht        gespielt. Bereits die Ägypter haben       Kupfers oder einiger seiner Legierun-
Kugelschreiber oder auch Telefone/                 dungen effektiv genutzt werden.                     zu verarbeiten sind und auch unter         diese Eigenschaft genutzt, um Trink-      gen insbesondere im zwanzigsten
Handys, die im normalen Klinikalltag               Insbesondere durch den zunehmenden                  Kostenaspekten eine akzeptable             wasser oder Wunden zu desinfizieren.      Jahrhundert in Vergessenheit und
fortlaufend zum Einsatz kommen. Aber               Einbau von Belüftungs- und Klima-                   Alternative zu bislang in Gesundheits-     Auch der Urvater der heutigen Medizi-
auch medizinische Ausrüstungsge-                   anlagen in Krankenhäusern besteht                   einrichtungen eingesetzten Materialien     ner, der Grieche Hippokrates, empfahl
genstände wie Stethoskope, Katheter                ein nicht zu unterschätzendes Gefähr-               darstellen.                                z. B. Kupfer für die Behandlung von        Die Geschwindigkeit der Keim-Inaktivierung durch massives Rein-Kupfer
oder invasiv-chirurgische Instrumen-               dungspotenzial durch die Verbreitung                                                           Beingeschwüren in Verbindung mit           reicht von einer Minute (Start-Bakteriendichte: 1.000.000 - 1.000.000.000
tarien zählen zu den potenziellen                  von Erregern mithilfe des Lüftungssys-                                                         Krampfadern einzusetzen und damit          Bakterien in einem Milliliter) bis zu ca. einer Stunde (gleiche Keimdichte).
Keimträgern, bei denen das Risiko als              tems. Dabei wird die Optimierung der                                                           Infektionen zu vermeiden. Die Römer        Die Effektivität vieler Kupferlegierungen (Kupfer wird mit anderen Metallen
                                                                                                                                                  setzten diese Tradition fort und           gemischt) variiert im Bereich zwischen wenigen Minuten und zwei Stunden.
                                                                                                                                                  benutzen Kupfer bei der Behandlung         Im Gegensatz zu anderen metallischen oder organischen ausschließlich toxi-
                                                                                                                                                  von Wunden, Geschwüren, Hautleiden         schen Stoffen steuert Kupfer als Biometall bei allen Lebensformen viele zent-
   Beispiele für Gegenstände aus antimikrobiellen Kupferwerkstoffen
                                                                                                                                                  und Wucherungen. Im 18. Jahrhun-           rale Prozesse des Zell-Stoffwechsels. Mechanismen der zellulären Homöo-
                                                                                                                                                  dert berichteten Reisende aus China,       stase (z. B. Kupferimport und -export) werden seit einigen Jahren intensiv
                                                                                                                                                  dass in den verseuchten chinesischen       erforscht und sukzessive aufgeklärt. Eine Überfrachtung des „Entsorgungs-
                                                                                                                                                  Bars die Verwendung von Papiergeld         mechanismus“ der Zellen gilt als Ursache der Inaktivierungs-Eigenschaft
                                                                                                                                                  verboten und die Zahlung mit Kupfer-       von Kupfer, genau diese Überversorgung wird durch den Kontakt bakterieller
                                                                                                                                                  münzen vorgeschrieben war. Diese           Zellen mit Kupfer erreicht. Die Kombination aus „Kupfer-Überversorgung“
                                                                                                                                                  hygienische Maßnahme beruhte auf           der Bakterienzelle mit „Multi-Target“ (Kupfer kann an vielen Stellen des
                                                                                                                                                  überlieferten Erfahrungen, dass bei        Bakterien-Stoffwechsels eingreifen) macht Kupfer zu einem unspezifischen –
                                                                                                                                                  der Benutzung von Kupfergeld weniger       nicht nur auf ein oder zwei Angriffspunkte beschränkten – Wirkstoff.
                                                                                                                                                  Krankheiten übertragen wurden. Eine
                                                                                                                                                  weitere Beobachtung der antimikrobi-
                                                                                                                                                  ellen Eigenschaften von Kupfer stammt
                                                                                                                                                  aus dem 1. Weltkrieg. Man fand heraus,
                                                                                                                                                  dass sich Wunden überraschenderweise
                                                                                                                                                  nicht infizierten, wenn Fragmente der
                                                                                                                                                  kupferhaltigen Projektilhülle länger in
                                                                                                                                                  der Wunde verblieben.

                                                                                                                                                  Die keimreduzierende Wirksamkeit von
                                                                                                                                                  Kupfer und seinen Legierungen ist also
                                                                                                                                                  keine Neuentdeckung, sondern wird
                                                                                                                                                  schon seit Jahrhunderten in der Medi-
                                                                                                                                                  zin genutzt. Kupfer weist diese stark
                                                                                                                                                  inaktivierenden Eigenschaften gegen-
                                                                                                                                                  über Mikroorganismen als einziges der
                                                                                                                                                  lebensnotwendigen – also essenziel-
                                                                                                                                                  len – Biometalle auf und hat ent-
                                                                                                                                                  sprechend ein Alleinstellungsmerkmal.
                                                                                                                                                  Heute noch finden die hygienischen
                                                                                                                                                  Eigenschaften ihre Anwendung zumeist
                                                                                                                                                  in Form gelöster Kupfersalze (z. B.
                                                                                                                                                  Kupfersulfat) vor allem im Bereich der
                                                                                                                                                  Wundbehandlung, der Wasserdesin-
                                                                                                                                                  fektion, des Pflanzenschutzes und der
Rollwagen, Stethoskop, Inhalationsgerät, Haltegriff, Sanitärarmatur, Lichtschalter, Steckdose, Kugelschreiber




12 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                                                   Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene |   13
4.4 Wissenschaftliche Nachweise                                                                          dem Anspruch des potenziellen Ein-          Japanischer Teststandard JIS Z 2801
                                                                                                         satzes in Krankenhäusern gerecht zu         Kultur-Medium, Nährstoff-Agar                                          Rindfleischextrakt, Pepton, NaCl, pH: 7-7,2
4.4.1 Laborstudien                                                                                       werden (d. h. für Kupfer 1 h, für die       Vorinkubation der Bakterien                                            35 °C für 16 bis 24 Stunden
In Untersuchungen, welche am Hygiene-                                                                    Legierungen je 15 min, 30 min, 1 h, 2 h,    Testinokulum                                                           2,5 bis 10 x 105 Zellen/ml
institut der Universität Bonn und im                                                                     4 h; für Edelstahl 1 h, 2 h, 4 h, 8 h).     weitere Randbedingungen                                                * Aufgabe von 0,4 ml des Testinokulums
Auftrag des Deutschen Kupferinstitutes                                                                   Getestet wurde mit Staphylococcus                                                                                  * Bedeckung mit Film
durchgeführt worden sind, wurden                                                                         aureus ATCC 6538, einem nicht resis-                                                                               * 35 °C
Kupfer und zwei Kupferlegierungen                                                                        tenten, aber MRSA adäquaten Stamm                                                                                  * relative Luftfeuchte nicht geringer als 90 %
(Kupferanteil > 70 %) hinsichtlich                                                                       der American Type Culture Collection.
ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit im                                                                    Ergebnisse werden in Grafik 1 dar-
Vergleich zu Edelstahl getestet (siehe                                                                   gestellt und zeigen, dass der Kontakt      Diese Ergebnisse unterstützen Labor-             Das Resultat zeigte, dass die Keime                     Kupfer nicht allein auf MRSA, sondern
Grafik 1).                                                                                               der verwendeten Keime mit kupferhal-       studien der University of Southampton,           tagelang auf Edelstahloberflächen                       auf eine Vielzahl pathogener Keime
                                                                                                         tigen Werkstoffen innerhalb kurzer Zeit    Großbritannien, die die Überlebens-              überleben können, während sie auf                       wie E. coli, Acinetobacter baumannii,
Grundlage der Vorgehensweise ist der                                                                     zur vollständigen Reduktion Kolonie        raten von MRSA-Keimen und anderen                reinen Kupferoberflächen (99,9 % Cu)                    Salmonella enteritidis, Legionella
in Europa weitverbreitete Japanische                                                                     bildender Einheiten (KbE) führt. Die       Organismen auf Edelstahl, Kupfer, Mes-           in weniger als 90 Minuten bei Raum-                     pneumophilia, Clostridium difficile,
Teststandard JIS Z 2801 zur Evaluierung                                                                  entsprechenden Reduktionsfaktoren          sing und Bronze untersucht hat (siehe            temperatur (20 °C) eliminiert werden.                   Listreria monocytogenes, Pseudomo-
der antimikrobiellen Aktivität und                                                                       (> 5 log-Stufen) entsprechen den           Grafik 2). In diesen Tests, die unter            In weniger als 15 Minuten waren                         nas aeruginosa, Helicobacter pilory
Wirksamkeit fester Materialien. Hierbei                                                                  Anforderungen einer Desinfektions-         natürlichem Raumklima (Temperatur                bereits mehrere tausend Keime (ein                      und selbst Viren wie z. B. Influenza
werden Testkörper des zu begutach-                                                                       maßnahme.                                  und Luftfeuchte), also sogenannten               typisches Kliniklevel) auf Kupfer in-                   A. [6].
tenden Materials mit Testorganismen                schwach wirksamer Materialien her-                                                               „trockenen“ Bedingungen durchgeführt             aktiviert. Bemerkenswert war zudem,
beimpft und die Keimreduktion nach                 angezogen wird, deren entsprechende                                                              wurden, sind zehn Millionen Keime auf            dass schon ein Kupfergehalt von 60 bis
Ablauf einer definierten Zeit bestimmt.            Eigenschaften sich erst nach längerer                                                            einer 1 cm² großen Kupferoberfläche              65 % – wie in spezifischen Legierun-
Der JIS Z 2801 schreibt eine Versuchs-             Kontaktzeit nachweisen lässt. Für die                                                            aufgetragen worden, die daraufhin auf            gen üblich – ausreicht, um eine gute
dauer von 24 Stunden vor, da das                   vorgenommenen Untersuchungen                                                                     überlebende Organismen untersucht                Effizienz zu erzielen. Dabei bezieht
Verfahren auch zur Überprüfung nur                 wurden kürzere Zeiten gewählt, um                                                                wurde.                                           sich die antibakterielle Wirkung von




 Kolonie bildende Einheiten
 Eine Kolonie bildende Einheit ist eine Größe, die bei der Quantifizierung von Mikroorganismen eine Rolle spielt, und
 zwar wenn die Anzahl der Mikroorganismen in einem Material auf kulturellem Weg bestimmt wird. Die Abkürzung
 lautet KbE. Die englische Bezeichnung lautet Colony Forming Unit, abgekürzt CFU.
                                                                                                                                                                                              KbE
                                                                                                                                                                                   1.00E+08



                                                                                                                                                                                   1.00E+06
                             1000

                              100
                                                                                                                                                                                   1.00E+04
                                10

           KbE (% des              1
       Testinokulums)                                                                                                                                                              1.00E+02
                               0,1
                                                                                                                                                                                                                                                               Edelstahl
                              0,01                                                                                                                                                                                                                           Messing
                                                                                                                                                                                   1.00E+00
                            0,001                                                                                                                                                              0                                                          Bronze
                                                                                                                                                                                                        90
                           0,0001                                                                                                                                                                                    180                            Kupfer
                                                                                                                                                                                                                               270
                              Start          60          120       180         240       300           360     420        480     in Minuten                                                                                                  360
                                                                                                                                                                                                          Zeit in Minuten


                        · Kupfer         · Legierung 1         · Legierung 2         · Glaskontrolle         · Edelstahl 1.4305



Grafik 1: Laborergebnisse zum Testverfahren JIS Z 2801 – Einwirkung unterschiedlicher Werkstoffe auf die Zahl Kolonie bildender Einheiten (KbE).    Grafik 2: Laborbefunde der Universität Southampton: Überlebensrate von MRSA auf Kupferlegierungen und Edelstahl bei 20 °C
Untersucht wurde mit dem Bakterienstamm Staphylococcus aureus ATCC 6538.




14 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                                                                Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 15
Die amerikanische Umweltbehörde EPA                       MRSA. Die Wirksamkeit der verschiede-              Studien der Copper Development                4.4.2 Krankenhausversuche                          Wissenschaftler der Universität Halle-      Kitasato University
(Environmental Protection Agency) hat                     nen Kupferlegierungen wurde durch                  Association, USA, und der University          Bereits 1983 wurde von der US-Me-                  Wittenberg haben regelmäßig Proben          Hospital Study, Japan
in diesem Zusammenhang die antimi-                        die sorgfältige Analyse von 3.000                  of Southampton an Silber und Kupfer,          dizinerin Dr. Phyllis Kuhn eine Studie             genommen und die Anzahl der Keime           Japanische Forscher der Kitasato
krobielle Wirksamkeit von Kupferober-                     Proben seitens unabhängiger Labore                 um die Effekte von Temperatur und             veröffentlicht, in der die Effizienz von           auf den verschiedenen Kontaktflächen        University beschäftigen sich intensiv
flächen offiziell bescheinigt. Auf dieser                 nachgewiesen. Die von der EPA vorge-               Feuchtigkeit auf die Wirksamkeit ge-          Kupfer bei der Verminderung von E. coli            verglichen. Der gewünschte Effekt trat      mit der Keimaktivität von Kupfer und
Grundlage dürfen jetzt erstmalig 275                      schriebenen Tests ergaben, dass 99,9 %             genüber MRSA zu vergleichen, bewie-           Keimzahlen auf Messing-Türdrückern                 dabei insbesondere bei den Türklinken       Kupferlegierungen in klinischen Um-
Kupfer-, Messing- und Bronzeprodukte                      der Bakterien auf Kupferlegierungs-                sen eindeutig, dass Kupfer in einem           nachgewiesen wurde. Kuhn vermutete,                auf. So ließ sich unter Alltagsbedin-       gebungen. Danach wurden S. aureus,
in den USA legal unter Verwendung                         oberflächen (mit einem Kupfergehalt                normalen Innenraumklima – wie es              dass der Einsatz von Edelstahl anstelle            gungen nachweisen, dass die Zahl der        E. coli und Pseudomonas aeruginosa
von gesundheitsbezogenen Angaben                          von 65 % oder mehr) innerhalb einer                auch in Krankenhäusern vorherrscht            der Messingprodukte zu einer Erhöhung              Kolonie bildenden Einheiten um mehr         inaktiviert, wenn sie auf Kupferober-
vermarktet werden. Dieser Registrierung                   Expositionszeit von zwei Stunden                   – die bessere Wahl ist. Denn während          der Infektionsrate geführt hatte.                  als ein Drittel verringert wurde [8].       flächen aufgetragen wurden.
ging ein Jahr umfassender Labortests                      eliminiert wurden. Der EPA-Anerken-                Silber-Ionen enthaltendes Material bei        Mittlerweile laufen in Form einer                  Auch die Neubesiedlung der Kupfer-
voraus, in denen gezeigt wurde, dass                      nung vorangegangen waren Unter-                    hoher Luftfeuchte (> 90 %) und hoher          Metastudie in sechs Ländern weltweit               Türgriffe und Kupfer-Schalter durch         Auf Basis von Laboruntersuchungen
bestimmte Kupferlegierungen gegen                         suchungen der britischen Universität               Temperatur (> 35 Grad) – wie im JIS-          Krankenhausversuche oder sind in                   Keime wurde erheblich vermindert.           wurde bereits 2005 ein Klinikversuch
alle fünf getesteten Bakterienstämme                      Southampton.                                       Verfahren vorgeschrieben – noch eine          Planung.                                           Auf den mit Kupferklinken ausge-            durchgeführt, bei dem ausgewählte
wirksam sind. Hierzu gehört auch                                                                             messbare Wirkung auf MRSA-Keime                                                                  statteten Stationen gab es im Unter-        Oberflächen in zwei Krankenstationen
                                                                                                                                                           Asklepios-Trial, Deutschland                       suchungszeitraum zudem einen                mit Kupfer- oder Messingfolie aus-
                                                                                                                                                           In der Asklepios Klinik Hamburg-                   erfreulichen Trend zu niedrigeren           gestattet wurden. Es zeigte sich, dass
                                                                                                                             · Kupfer        · Edelstahl   Wandsbek wurden jeweils über                       Infektionsraten bei Patienten, der          sich die im Laborversuch festgestellte
                   KbE                                                                                 KbE
                                                                                                                                                           mehrere Monate hinweg im Sommer                    allerdings in größeren Studien noch         antimikrobielle Wirksamkeit der Kup-
        1.00E+09                                                                            1.00E+09
        1.00E+08                                                                            1.00E+08
                                                                                                                                                           2008 und im Winter 2008/2009 zwei                  genauer untersucht werden muss. Der         ferlegierungen auch in der klinischen
        1.00E+07                                                                            1.00E+07
                                                                                                                                                           Krankenhausstationen mit Türgriffen,               Feldversuch „Antimikrobielle Kupfer-        Umgebung bestätigte. Offenbar sind
        1.00E+06                                                                            1.00E+06                                                       Türplatten und Lichtschaltern aus spe-             Oberflächen“ – jeweils 16 Wochen lang       hier auch Auswirkungen auf Infekti-
        1.00E+05                                                                            1.00E+05                                                       ziellen Kupferlegierungen ausgestattet.            im Sommer und im Winter – wurde ge-         onszahlen zu beobachten.
        1.00E+04                                                                            1.00E+04                                                       Die benachbarten Bereiche behielten                meinsam von Medizinern der Asklepios
        1.00E+03                                                                            1.00E+03                                                       für den Forschungszweck ihre her-                  Klinik Wandsbek und Wissenschaftlern
        1.00E+02                                                                            1.00E+02                                                       kömmlichen Griffe und Schalter aus                 der Universität Halle-Wittenberg vor-
        1.00E+01                                                                            1.00E+01                                                       Aluminium und Plastik. Unabhängige                 bereitet und durchgeführt.
        1.00E+00                                                                            1.00E+00
                   0       2      4       6          8          10   12     14                         0     2     4         6           8    10      12
   a)                                         Zeit in Minuten                          b)                              Zeit in Minuten


Grafik 3: Laborbefunde mit einem neuen „trockenen“ Testverfahren, entwickelt an den Universitäten Halle und Nebraska. Überlebensrate des
a) Bakteriums E. coli und b) des Pilzes Saccaromyces cerevisiae auf Kupfer (C11000) und Edelstahl (AISI 304) bei 23 °C. Im Gegensatz zum JIS Z 2801 und
anderen herkömmlichen Methoden (Tropfen-Inokulum mit einer [nassen] Bakteriensuspension), wurde bei diesem Ansatz ein deutlich realitäts-
näheres „trockenes Milieu“ erreicht. Es zeigen sich für Kupfer Überlebensraten im Bereich weniger Minuten. Weitere Informationen zum Versuchs-
ansatz unter Santo et al. 2008 [7].

                                                                                                             zeigte, konnte diese Wirksamkeit in
   Vergleich etablierter Tests mit dem Verfahren nach Santo et al. 2008 [7]                                  einer normal temperierten und tro-
                                                                                                             ckenen Umgebung für Silber schon
                                                                                                             nicht mehr nachgewiesen werden.
                                                                                                             Kupfer hingegen behielt auch in die-
                               Etablierte Tests              Neues Verfahren                                 sem Raumklima seine volle Effizienz.
                         (Tropfen-Inokulum [nass])         (Trocken-Inokulum)
                                                                                                             Untersuchungen der Universitäten
                                                                                                             Halle und Nebraska (USA), deren For-
                                                                                                             scher ein neues Verfahren entwickelt
                                                                                                             haben, um Kupferoberflächen auch
                                                                                                             in einer trockenen Umgebung auf ihre
                                                                                                             antimikrobielle Wirksamkeit zu prüfen,
                                                                                                             zeigen, dass in dieser Umgebung
                                                                                                             bereits nach wenigen Minuten eine
                                                                                                             Inaktivierung pathogener Keime statt-
                                                                                                             findet (siehe Darstellung zum Vergleich
                                                                                                             etablierter Tests mit dem Verfahren
                                                                                                             nach Santo et al. 2008 und Grafik 3).
                                                                                                             Eine trockene Umgebung – wie sie
                          Zellen nach ca. 1,5 h             Zellen innerhalb weniger                         beispielsweise auch in Krankenhäusern         Krankenzimmer, Hospital del Cobre, Calama, Chile
                            völlig inaktiviert                 Minuten inaktiviert                           üblicherweise anzutreffen ist – führt
                                                                                                             danach noch schneller zu einer Keim-
                                                                                                             reduktion als ein nasses Medium.


16 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                                                                     Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene |   17
Wirkungsweise des Kupfers




 Mikroorganismen                      Log-Reduzierung                Log-Reduzierung
                                     (KbE/mL) auf Kupfer          (KbE/mL) auf Edelstahl                                                                             KbE/100 cm²
 E. coli (ESBL)                              >5                                   0
 S. aureus (MSSA)                            >5                                   0                                                                               100.000
 EMRSA 15                                    3,8                                  0
 EMRSA 16                                    4,5                                  0                                                                                10.000
 E. faecium                                  3,7                                  0
 C. albicans                                 >5                                   0
                                                                                                                                                                    1.000
 K. pneumoniae                               >5                                   0
 A. baumanii                                > 4,1                                 0
Tabelle 1: Krankenhausversuch am Selly Oak Klinikum in Birmingham, UK: Vergleich der                                                                                  100
KbE-Reduktion zwischen Kupfer und Edelstahloberflächen

                                                                                                                                                                       10

Selly Oak Copper Clinical Trial,                    derung der Infektionsraten durch den
Großbritannien                                      Einsatz von Kupfer festzustellen, sind                                                                              1
Im Selly Oak Hospital in Birmingham                 weitere Versuche nötig [9].
wird die Fähigkeit von Kupfer unter-                                                                                                                                    0
sucht, Kontaminationen im Kranken-                  Verschiedene Klinikversuche, USA                                                                                           Gesamte Keimzahl Staphylokokken           MRSA           Gram negativ          VRE
hausumfeld zu reduzieren. Der Versuch               In den Vereinigten Staaten läuft ein
läuft auf einer Allgemeinstation, die               durch das US-Verteidigungsministerium                                                              · Bett      · Stuhl      · Tischwagen       · Schwestern-Rufknopf         · Datenerfassungsgerät            · Infusionsständer
sowohl mit Kupfer als auch mit Stan-                initiiertes groß angelegtes Forschungs-
dardkomponenten ausgestattet ist. Seit              projekt auf den Intensivstationen von
2007 sind Oberflächen, die als Übertra-             drei Kliniken in New York City und                                                     Grafik 4: Krankenhausversuche in den USA, hier: Besiedlung von Oberflächen in US-amerikanischen Intensivstationen [10]
gungsvehikel identifiziert wurden                   Charleston, South Carolina. Auch hier
(z. B. Handläufe, Toilettensitze, Türdrü-           wurden diverse hoch kontaminierte
cker, Klinken, Armaturen etc.), ausge-              Oberflächen wie Betten, Stühle, Klin-                                                  Dabei trat S. aureus am häufigsten               lag bei 1.851 KbE/100 cm², während die                 wurden durch den Einsatz von Kupfer
tauscht worden und wurden bezüglich                 gelknöpfe durch Produkte aus Kup-                                                      auf. Während auf den herkömmlichen               Zimmer mit der üblichen Ausstattung                    um 74 bis 100 % reduziert [11].
ihrer Kontamination mit pathogenen                  ferwerkstoffen (Kupferanteil zwischen                                                  Ausrüstungsgegenständen durchaus                 Keimzahlen von rund 11.620 KbE/100 cm²
Keimen mit Produkten aus handels-                   70 und 99,99 % Kupfer) ersetzt. In                                                     auch MRSA und VRE gefunden wurde,                aufwiesen. Gram negative Keime
üblichen Werkstoffen verglichen. In                 einer ersten neunwöchigen Bepro-              Staphylococcus aureus                    waren auf den in Kupfer ausgeführten
der ersten Versuchsphase konzentrierte              bungsphase wurden diese Objekte                                                        Gegenständen diese Keime gar nicht
man sich dabei auf Armaturen, Tür-                  und die entsprechend herkömmlichen            ohne Kupferausstattung gegenüber         nachweisbar.                                              KbE/100 cm²
drücker und Toilettensitze. Die Probe-              Einrichtungsgegenstände auf ihre              3.301 KbE/100 cm² in Räumen mit Kup-
                                                                                                                                                                                                  10.000
nahme fand einmal pro Woche über                    Keimbesiedlung untersucht [10]. Dabei         ferausstattung). Eine Verringerung der   Hospital del Cobre, Chile
zwei Beprobungsphasen à fünf Wochen                 stellte sich heraus, dass Kupfer die          Keimzahlen fand insbesondere auf den     Der Klinikversuch fand auf der Inten-
statt. Die Ergebnisse zeigten eine                  Gesamtzahl der pathogenen Keime in            Bettgestellen (- 99 %), den Armlehnen    sivstation eines chilenischen Kranken-
Keim-Reduktion von 90 bis 100 % auf                 den damit ausgerüsteten Teilen der            von Stühlen (- 38 %) sowie den Ruf-      hauses in einer extrem trockenen                        1.000
kupferhaltigen Produkten im Vergleich               Intensivstationen um rund 87 % redu-          knöpfen (- 90 %) und den Infusions-      Halbwüstenregion Chiles statt. Es
zur Kontrollgruppe. Um die Vermin-                  zierte (26.927 KbE/100 cm² in Räumen          ständern (- 67 %) statt.                 wurden verschiedene herkömmliche
                                                                                                                                           und in Krankenzimmern übliche
                                                                                                                                           Ausrüstungsgegenstände durch                              100
 Gegenstand                                                      KbE pro cm2                                     KbE pro cm2               entsprechende Produkte aus Kupfer-
                                                                Kontrollflächen                                 Kupferflächen              werkstoffen ersetzt. Die Untersuchun-
 Oberseite Toilettensitz (7 Uhr)                                87,6 (9-266,4)                                    2,1 (0-38,4)             gen fanden über einen Zeitraum von
 Oberseite Toilettensitz (17 Uhr)                               64,5 (28,2-254,4)                                 1,2 (0-23,4)                                                                         10
                                                                                                                                           30 Wochen statt und umfassten je 90
 Unterseite Toilettensitz (7 Uhr)                               10,8 (0-101,4)                                     0 (0-4,2)               Krankenzimmer mit einer Luftfeuchte
 Unterseite Toilettensitz (17 Uhr)                                1,5 (0-121,8)                                    0 (0-4,2)               von 7,2 bis 19,7 %. Auch hier konnte
 Türdrücker (7 Uhr)                                              1,8 (0-7,8)                                       0 (0-0,6)               nachgewiesen werden, dass auf den                            1
 Türdrücker (17 Uhr)                                             0,6 (0-3,6)                                       0 (0-1,2)               Gegenständen aus Kupferlegierungen                                   Bett       Türdrücker      Stuhl       Tischwagen Monitor-Stift    Infusions-
 Heißwasser-Armatur (7 Uhr)                                      6,6 (0-504)                                       0 (0-3)                                                                                                                                                           ständer
                                                                                                                                           die Keimzahlen um bis zu 92 %
 Heißwasser-Armatur (17 Uhr)                                       3 (0-36)                                        0 (0-39)                reduziert werden konnten. Die durch-                                              · Anderes Material         · Kupfer
 Kaltwasser-Armatur (7 Uhr)                                       7,5 (0-87)                                       0 (0-3)                 schnittliche Keimzahl in den Intensiv-
 Kaltwasser-Armatur (17 Uhr)                                     4,5 (0-51)                                        0 (0-3)                 Krankenzimmern mit Kupferwerkstoffen
Tabelle 2: Krankenhausversuch am Selly Oak Klinikum in Birmingham, UK: Vergleich der Besiedlung zwischen Kontrolloberflächen und Kupfer-                                                    Grafik 5: Krankenhausversuch in Chile: Durchschnittliche Keimzahl von Staphylococcus aureus
oberflächen. Angegeben sind Mittelwerte und zugehörige Wertebereiche (in Klammern) der KbE-Dichte.                                                                                          im Zeitraum 09.06.2009 bis 29.12.2009 auf den untersuchten Ausrüstungsgegenständen (beachte
                                                                                                                                                                                            logarithmische Darstellung). Vergleich Kupfer – andere Werkstoffe [11]




18 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                                                    Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene |                 19
Wirkungsweise des Kupfers                                                                                                      5. Ausblick und Zusammenfassung




     Wie inaktiviert Kupfer Bakterien?                                                                                              Bedingt durch die demographische,         auch auf reale Umgebungen übertra-          ist normalerweise mikrobiell konta-
                                                                                                                                    aber auch durch die medizinische          gen lassen. Weitere Studien müssen          miniert, also im strengen Sinne nicht
     Als Resultat des direkten Kontakts zwischen Materialoberfläche und Bakterium kommt es zur Zerstörung der äußeren               Entwicklung wird die Zahl beschränkt      nun die Möglichkeiten von Kupfer            unbelebt. So lassen sich patientennah
     Bakterien-Zellmembran, gefolgt vom Verlust der Zelle an Nährstoffen und Wasser. Zudem können aus dem Material potenziell       oder gar nicht mehr durch Antibio-        und seinen Legierungen Messing und          und -fern auf Gegenständen aller Art
     freigesetzte Kupfer-Ionen ungehindert in die Zelle vordringen.                                                                 tika behandelbarer Infektionen in         Bronze insbesondere im Anwendungs-          verschiedene Bakterien nachweisen,
                                                                                                                                    den nächsten Jahren voraussicht-          bereich weiter verfolgen. Die Gütege-       darunter auch solche, die als Infek-
                                                                                                                                    lich gravierend steigen. Das stellt die   meinschaft „Antimikrobielle Gegen-          tionserreger bekannt sind. Bakterien
                                                                                                                                    Gesundheitswirtschaft vor enorme          stände“ gewährleistet daneben, dass         aus der Umgebung des Patienten
     Wodurch wird die Zellmembran zerstört?                                                                                         Herausforderungen, die innovative         Produkte, die aus Kupferlegierungen         können zu einem Infektionsrisiko
                                                                                                                                    MRSA-Management-Lösungen erfor-           hergestellt sind und mit deren anti-        werden, wenn Sie mit Körperstellen in
     Jede äußere Zellmembran (auch jene einzelliger Organismen wie Bakterien) wird durch ein stabiles elektrisches Mikro-           dern. Neben der strengen Einhaltung       mikrobiellen Eigenschaften werben,          Kontakt kommen, die das Eindringen
     Potenzial charakterisiert. Dieses „Membranpotenzial“ kommt durch Spannungsunterschiede zwischen Zellaußen- und                 der Standard-Hygienemaßnahmen wie         überprüft werden.                           der Bakterien ermöglichen. So för-
     -innenseite zustande. Die führenden Stoffwechselexperten gehen davon aus, dass dieses stabile elektrische Potenzial beim       sie das Robert-Koch-Institut empfiehlt,                                               dern offene Wunden und der Einsatz
     Kontakt zwischen Kupfermaterial und Zelle zerstört und die Zellmembran hierdurch geschwächt wird. In Folge kommt es zur        kann der Einsatz von Produkten aus        Die Krankenhausumgebung – aber              invasiver Medizintechnik den Transport
     Bildung von „Löchern“ in der Membran.                                                                                          massiven antimikrobiellen Kupfer-         nicht nur diese – fördert die Ausbrei-      oftmals zunächst harmloser körperei-
                                                                                                                                    werkstoffen einen wichtigen zusätz-       tung entsprechender Keime durch             gener oder übertragener Bakterien zu
     Ein weiterer Mechanismus, die lokale Oxidation, kann durch einzelne, aus der Materialoberfläche freigesetzte Kupferionen       lichen Baustein der Präventionsmaß-       hohe Kontaktraten von Patienten,            normalerweise keimfreien Bereichen
     in Gang gesetzt werden. Hierdurch werden einzelne „Bauteile“ der Zellmembran (Proteine oder Fettsäuren) angegriffen. Bei       nahmen gegen die weitere Ausbreitung      Personal und Besuchern untereinander        des menschlichen Körpers. Zu den
     Anwesenheit von Sauerstoff kann so ein „Oxidations-Schaden“ entstehen. (Man vergleiche hier die „Rostbildung“ [Oxidation]      pathogener Keime darstellen. Solide       sowie die mit kontaminierten, d. h.         bekanntesten Erregern nosokomialer
     und nachfolgende Lochbildung bei Metall-Stücken.)                                                                              Untersuchungsergebnisse im klinischen     mit Erregern besiedelten Geräten und        Infektionen gehören P. aeruginosa,
                                                                                                                                    Umfeld zeigen deutlich, dass sich die     Flächen. Denn die sogenannte unbe-          E. coli, Enterokokken und vor allem
                                                                                                                                    im Labor gewonnenen Erkenntnisse          lebte Umgebung eines Krankenhauses          Staphylococcus aureaus (S. aureus).

     Was passiert nach der Schädigung der Zellmembran? Wie wirken Kupfer-Ionen nach Eindringen in die Zelle?

     Nachdem die „äußere Verteidigungslinie“ (= Zellmembran) der Bakterie geschädigt ist, kommt es zum ungestörten Strom
     von Kupferionen ins Zellinnere. Es erfolgt eine Überfrachtung mit den ansonsten lebenswichtigen (essentiellen) Kupfer-Ionen.
     Hierdurch werden lebenswichtige Funktionen (enzymgesteuerte Stoffwechselprozesse) der Zelle angegriffen oder gehen ganz
     verloren. Das Bakterium kann dann nicht mehr „atmen“, „essen“, „verdauen“ oder die für das Leben notwendige Energie
     erzeugen.




     Warum kann Kupfer so schnell und effektiv gegen eine große Zahl von Mikroorganismen wirken?

     Experten, die sich mit dem Kupfer-Stoffwechsel der Bakterien befassen, erklären die enorme Geschwindigkeit der Interak-
     tion Kupferoberfläche-Bakterium (oftmals werden Bakterien innerhalb weniger Minuten inaktiviert) mit einer zeitgleichen
     Wirkung des Kupfers auf verschiedene Zellmoleküle („Multi-Target“). Nachdem die Zellmembran aufgebrochen wurde, kann
     Kupfer jedwedes Enzym außer Kraft setzen, dem es begegnet. Somit wird der Zelle jede Möglichkeit des internen Nährstoff-
     transportes, der Zell-Reparatur oder der Vermehrung genommen.

     Diese „Mehrfachfunktionalität“ des Kupfers wird zugleich als Ursache für die enorme Breitbandwirkung des Kupfers inter-
     pretiert. In der Tat verloren alle Mikroorganismen, die bislang hinsichtlich der beschriebenen Effekte untersucht worden
     waren, ihre Überlebensfähigkeit.




20 | Deutsches Kupferinstitut                                                                                                                                                     Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene |   21
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  • 2. Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene 1. Einleitung 5 2. Krankenhausinfektionen mit Folgeschäden: Ursachen und Wirkung 6 2.1 Antibiotika-Resistenz 6 2.2 Demographische Entwicklung 6 2.3 Auswirkungen 6 3. Ein Keim und seine Bedeutung: Das Beispiel MRSA 7 3.1 Einführung 7 3.2 Übertragungswege 9 3.3 Bisherige Präventionsmaßnahmen 10 4. Massive Kupferlegierungen als zusätzlicher Lösungsbaustein 11 4.1 Einführung 11 4.2 Anwendungsbereiche massiver antimikrobieller Kupfergegenstände 11 4.3 Wissensstand und Forschung zur Bedeutung antimikrobieller Kupferwerkstoffe 13 4.4 Wissenschaftliche Nachweise 14 4.4.1 Laborstudien 14 4.4.2 Krankenhausversuche 17 Herausgeber: Bildnachweis: Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Deutsches Kupferinstitut, Berker GmbH & Co. KG, Schalksmühle Nachdrucks und der fotomechanischen oder 5. Ausblick und Zusammenfassung 21 Düsseldorf, 2010 Copper Development Association, London elektronischen Wiedergabe, vorbehalten. dws Werbeagentur GmbH, Duisburg Layout und Umsetzung: HEYER MEDICAL AG, Bad Ems dws Werbeagentur GmbH, ICA (International Copper Association), New York Literatur 22 Duisburg Wellcome Images, London Wilhelm May GmbH, Velbert Druck: www.antimicrobialcopper.com druckpartner Druck- und Medienhaus GmbH, Essen
  • 3. 1. Einleitung Nach Berechnungen der deutschen Ein interessanter Lösungsansatz im diese Beurteilung. Die Voraussetzung Gesellschaft für Krankenhaushygiene Kampf gegen die weitere Ausbreitung für eine effektive keimhemmende sterben in Europa jährlich bis zu gefährlicher Erreger ist dabei der Wirkung des eingesetzten Materials 100.000 Menschen an einer Infektion, Einsatz eines dauerhaft wirksamen scheint dabei ein Kupfergehalt von die im zeitlichen Zusammenhang mit antimikrobiellen Materials für häufig mindestens 65 % zu sein. Produkte, einem Krankenhausaufenthalt oder genutzte Kontaktflächen. Massives die über eine antimikrobielle Eigen- einem Aufenthalt in einer anderen Kupfer sowie einige seiner Legierungen schaft verfügen, müssen deshalb medizinischen Einrichtung steht. erreichen eine Inaktivierung pathoge- komplett aus einer entsprechenden ner Keime innerhalb kurzer Zeit und Kupferlegierung gefertigt sein. Mitt- Insgesamt geht man von 500.000 bis weisen diese gewünschten Eigenschaf- lerweile werden beispielsweise schon 800.000 sogenannten nosokomialen ten auf. Der Einsatz von Produkten aus Lichtschalter und Tür- oder Fenster- (krankenhausbürtigen) Infektionen pro diesen Materialien kann somit einen beschläge aus diesen Legierungen Jahr allein in Deutschland aus. In den erheblichen Beitrag zur Gesundheits- hergestellt. USA bewegt sich die Zahl bei über zwei fürsorge leisten. Millionen Fällen pro Jahr. Als häufigste Um den Nutzer auf die antimikro- Art nosokomialer Infektionen lassen Die antimikrobielle Wirksamkeit von bielle Wirksamkeit hinzuweisen, tragen sich Wundinfektionen, Pneumonien, Kupfer und seinen Legierungen wie Produkte markenrechtlich geschützte Sepsis oder Harnwegsinfektionen Messinge und Bronzen wurde bereits Kennzeichnungen. Dieser marken- anführen. Die Anzahl bakterieller oder rechtliche Schutz gewährleistet, dass viraler Infektionen mit erheblichen für die Herstellung des Produktes eine Folgeschäden bis hin zur Todesfolge Messing und Bronze sind Kupfer- Kupferlegierung verwendet wurde, sind in Krankenhäusern und Pflegeein- legierungen, also Gemische anderer deren antimikrobielle Wirksamkeit richtungen gleichbleibend hoch oder Elemente mit dem Basiswerkstoff bestätigt worden ist. nehmen teils dramatisch zu. Kupfer. Üblicherweise mischt man mehrere Metalle, um für die jewei- Eine Gütegemeinschaft gewährleistet Die Krankenhaus- oder Pflegeeinrich- lige Anwendung optimale Eigen- zudem, dass Produkte, die aus Kupfer- tung fördert die Ausbreitung entspre- schaften zu erreichen. legierungen wie Messing oder Bronze chender Keime durch hohe Kontakt- hergestellt sind und mit deren anti- raten zwischen Patienten, Personal mikrobiellen Eigenschaften werben, und Besuchern sowie die gemeinsame durch die US-Umweltbehörde EPA ständig überprüft werden. Nutzung von Einrichtungs- und Sanitär- (Environmental Protection Agency) gegenständen. Über häufig benutzte bestätigt. Wissenschaftliche Studien Kontaktoberflächen und -gegenstände wie sie beispielsweise in Großbritannien wie beispielsweise Türgriffe, Licht- durchgeführt wurden, untermauern schalter oder Handläufe können Keime indirekt weitergegeben werden. Die Komplexität der verschiedensten Faktoren, die als wesentliche Auslöser für die Zunahme der nosokomialen Infektionen gelten, verdeutlicht die Notwendigkeit einer interdisziplinären, hygienerelevanten Zusammenarbeit. Neben der zukunftsorientierten Phar- maforschung und der konsequenten Beachtung der Hygienestandards müs- sen neue Wege beschritten werden. Dieses Markenzeichen steht inter- national für antimikrobielle Kupfer- werkstoffe. 4 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 5
  • 4. 2. Krankenhausinfektionen mit Folgeschäden: 3. Ein Keim und seine Bedeutung: Ursachen und Wirkung Das Beispiel MRSA Infektionen gehen meistens auf das gleichartige Bakterien derselben und In Deutschland wird sich der Anteil 3.1 Einführung erfolgreiche Eindringen und Vermehren künftiger Generationen über Gen- der über 84-jährigen und Älteren Das Haut, Nase und Leisten bewoh- von Erregern in Personen mit ge- transfer, aber auch an andere Spezies von heute rund 20 % auf über 30 % nende Bakterium Staphylococcus schwächtem Immunsystem zurück. Sie und Gattungen weitergereicht werden. im Jahre 2050 steigern. Dies ist nicht aureus (S. aureus), inklusive seiner lassen sich daher auch oder gerade in Auf diese Weise entstehen auch multi- zuletzt deshalb bedeutsam, weil vor gegen das Antibiotikum Methicillin Einrichtungen der Klinik- und Pfle- resistente Varianten – ein Prozess, allem diese Altersgruppe verstärkt unempfindlichen Varianten (MRSA), ist gewelt nicht vermeiden. Solche erst der durch die oftmals zu schnelle, zu medizinische Betreuung und Pflege einer der häufigsten Erreger innerhalb im Krankenhaus erworbenen (noso- wenig hoch dosierte oder vorzeitig benötigen wird. Waren im Jahre 2005 und außerhalb des Krankenhauses und komialen) Infektionen hat es schon abgebrochene Verabreichung gängiger noch rund 2,1 Millionen Menschen gilt quasi als Inbegriff der Hospital- immer gegeben und sie waren auch Antibiotika-Präparate sowie deren pflegebedürftig, wird sich diese Zahl keime. Besondere Bedeutung gewinnt immer mit dem persönlichen Schicksal Einsatz in der Tiermedizin beschleunigt bis zum Jahre 2030 auf rund 3 Millio- der Keim bei einem geschwächten der Patienten verknüpft. Nicht zuletzt wird. Als direkte Konsequenz können nen steigern und damit rund 4 % der Immunsystem bzw. einer allgemeinen deshalb konnten mit der Entwicklung Infektionen oftmals nur noch mit Gesamtbevölkerung betreffen [2]. Schwächung insbesondere bei älteren und Weiterentwicklung von Antibiotika erheblichem Aufwand – teilweise gar Menschen. zunächst enorme Erfolge bei der Be- nicht mehr – vermieden oder erfolgreich 2.3 Auswirkungen kämpfung solcher Infektionen verbucht behandelt werden. Mit der Problematik resistenter Keime werden. steigt jedoch nicht nur die Herausfor- MRSA (Methicillin oder derung an die medizinische Versorgung multiresistenter S. aureus) In der jüngeren Vergangenheit hat sich der Bevölkerung, sondern auch an die Aufgrund seiner weiten Verbreitung das Blatt gewendet. Als Hauptursache Pflegestrukturen. Im Zusammenhang ist MRSA eine wesentliche Ursache für das nach wie vor hohe Infektions- mit der weiterhin steigenden Lebens- von nosokomialen Infektionen, aber aufkommen mit Folgeerkrankungen in erwartung ist es erforderlich, die auch Infektionen außerhalb des Kliniken und Pflegeheimen wird heute Anstrengungen in den Bereichen der Krankenhausbereichs. Man spricht das Zusammentreffen zweier Phäno- gesundheitlichen Prävention und der in diesem Zusammenhang dann von mene der modernen industrialisierten Gesundheitsförderung zu verstärken, sogenannten „Community associa- Welt erachtet: damit ein längeres Leben auch wei- ted“ oder CA-MRSA. Der zunehmend hohe Anteil älterer terhin in Gesundheit geführt werden und potenziell immun geschwächter kann. Dies kann umso besser gelingen, Menschen an der Bevölkerung trifft auf wenn der Prävention und der Gesund- In den letzen Jahren ist weltweit die eine drastische Zunahme Antibiotika- heitsförderung die gleiche Bedeutung Prävalenz von MRSA-Erkrankungen in resistenter Krankheitserreger. beigemessen werden wie den kurati- erschreckendem Maße gestiegen: Seit Klassische Antibiotika zeigen sich in 2.2 Demographische Entwicklung ven Maßnahmen in der Gesundheits- Mitte der 70er Jahre kam es kontinuier- zunehmendem Maße wirkungslos. Der demographische Wandel – hier versorgung. lich weltweit zu einer beträchtlichen Diese Konstellation erfordert die Neu- insbesondere die zunehmende Alte- Zunahme, die allein in den USA von bewertung und Anpassung relevanter rung der Bevölkerung – gehört vor die- Dies alles führt zu einem enormen einem Anteil von 43 % MRSA-Infek- Patientenbehandlungs- und Hygiene- sem Hintergrund zu den gravierendsten zusätzlichen Kostendruck im Gesund- tionen an S. aureaus-Infektionen im maßnahmen. gesellschaftlichen Veränderungen der heitswesen, den es durch vielfältige Jahre 1999 auf 58 % im Jahr 2005 skandinavischen Ländern ist eine sehr sind in Deutschland unter anderem Gegenmaßnahmen abzufangen gilt: gestiegen ist, gemessen an der Anzahl geringe MRSA-Prävalenz (ca. 1 %) zu vier Institutionen bedeutsam: die der wirtschaftliche Schaden durch aller in Krankenhäusern gemeldeten beobachten. Diese gilt auch für andere Paul-Ehrlich-Gesellschaft (PEG), das Was sind nosokomiale Infektionen? nosokomiale Infektionen beläuft sich S. aureus-Fälle. Allerdings ist nicht Erreger und basiert auf den sehr ag- German Network for Antimicrobial Unter nosokomialen Infektionen (NI) werden durch Erreger verursachte allein in Europa auf rund 5,5 Milliarden gesichert, dass hier alle eingetretenen gressiven und nachhaltigen Präventi- Resistance Surveillance (GENARS), die Erkrankungen verstanden, die erst im Zusammenhang mit stationären oder Euro pro Jahr [3]; die aufwändigere Erkrankungen wirklich erfasst werden. onsmaßnahmen dieser Staaten, welche Surveillance der Antibiotika-Anwen- ambulanten medizinischen Maßnahmen auftreten. Therapie kann die Behandlungskosten In Europa besteht eine relativ gute schon in den 90er Jahren strengste Hy- dung und der bakteriellen Resistenzen pro betroffenem Patienten um 30 bis gienevorschriften und einen geringen auf Intensiv-Stationen (SARI) sowie das 100 % ansteigen lassen. Antibiotika-Einsatz eingeführt haben. Krankenhaus Infektions Surveillance 2.1 Antibiotika-Resistenz Neuzeit. Als Herausforderung erweist Als Prävalenz bezeichnet man die Neben einem konsequenten Eingangs- System (KISS). Dabei sind alle Einrich- Heute sind etwa 70 % aller Bakterien, sich dabei weniger der langfristige Das Problem zunehmender Kranken- Häufigkeit einer Krankheit oder eines screening aller Risikopatienten sowie tungen natürlich abhängig von der die Infektionen in Krankenhäusern Bevölkerungsrückgang in den soge- hausinfektionen ist in den letzten Symptoms in einer Bevölkerung zu deren Kontaktisolierung bis zum MRSA- Weitergabe relevanter Daten durch die verursachen, gegen mindestens ein nannten Industriestaaten, sondern Jahren sowohl aus gesundheitlicher einem bestimmten Zeitpunkt. Negativnachweis werden im äußersten in dieses Netzwerk integrierten Kranken- Antibiotikum resistent [1]. vielmehr die zunehmende Alterung der als auch aus finanzieller Sicht in den Fall sogar ganze Krankenhaus-Stationen häuser. In Deutschland sind zudem die Die enorme Anpassungsfähigkeit von Bevölkerung, die die sozialen Sicherungs- Mittelpunkt des Interesses gerückt: So geschlossen. Leiter von Krankenhäusern und Ein- Bakterien an Veränderungen ihrer systeme zunehmend belastet und nach beschäftigen sich nicht nur Hygieniker Datenlage auf Basis des European richtungen für ambulantes Operieren biochemischen Umwelt beruht auf dem langfristigen Anpassungsstrategien und Mediziner fortlaufend mit den Antimicrobial Resistance Surveillance Bei den Mittelmeer-Anrainerstaaten, nach § 23 des Infektionsschutzgesetzes hohen Mutationspotenzial ihrer Gene. verlangt. Die Immunabwehr-Kapazität Ursachen und Folgen, sondern auch System (EARSS). Ähnlich wie in den USA Irland und Großbritannien liegt die (IfSG) zur fortlaufenden Aufzeichnung Neu errungene Unempfindlichkeiten sinkt beispielsweise bei älteren öffentliche Behörden und Institutionen zeigt sich auch in Europa eine große MRSA-Prävalenz inzwischen bei fast und Bewertung bestimmter nosokomi- gegenüber einem Antibiotikum stellen Menschen, womit die Wahrscheinlich- wie das Bundesgesundheitsamt und geografische Variabilität mit einem 50 %; Deutschland bewegt sich hier aler Infektionen und multiresistenter eine für den Mikroorganismus positive keit einer nosokomialen Erkrankung der Deutsche Bundestag. deutlichen Süd-Nord-Gefälle. In den bei rund 20 %. Erreger verpflichtet. Selektion dar und können schnell an einhergeht. Niederlanden, Dänemark und anderen Für die entsprechende Datenerfassung 6 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 7
  • 5. Clostridium difficile 3.2 Übertragungswege Kontamination Übertragung, bei der die Erreger durch Nach der heute international üblichen Verunreinigung durch unerwünschte, zwischengeschaltete Gegenstände oder Klassifikation lassen sich unter prä- in der Regel schädliche Stoffe. Personen übertragen werden. Dennoch ventiven Aspekten drei grundlegende Kontaminiert werden können ist die indirekte Kontaktübertragung Übertragungswege unterscheiden [4]: Systeme (z. B. Rohrleitungssysteme, der häufigste Weg zur Übertragung die (direkte und indirekte) Kontakt- Kanäle, Gewässer, Bodenflächen), von Erregern wie MRSA [4]; deshalb übertragung durch Personen oder Objekte (z. B. Straßen, Werkzeuge, wird in der Unterbrechung indirek- Gegenstände, die Tröpfchenübertra- Fahrzeuge), Materialien (Gase, ter Kontaktübertragungs-Pfade ein gung z. B. durch Husten, Niesen und Atemluft, Flüssigkeiten, Feststoffe), ebenfalls wichtiger Baustein eines beatmungstechnische Maßnahmen Lebensmittel (Kontaminanten) oder präventiven Gesamtkonzeptes gese- sowie die aerogene Übertragung durch Organismen (z. B. mit Viren, Giften hen. Üblicherweise erfolgt die Über- mit Erregern versetzten Schwebeteil- oder anderen Schadstoffen). Der tragung durch Kontamination eines chen wie z. B. feinste Staubpartikel. Vorgang zur Beseitigung der Konta- Gegenstandes oder einer Person, eines mination wird als Dekontamination sogenannten „Übertragungsvehikels“, Die Kontaktübertragung ist der am bezeichnet. durch direkten Kontakt mit einer in- weitesten verbreitete Übertragungs- fektiösen Person. Das „Übertragungs- weg nosokomialer Infektionen, wobei vehikel“ gibt nun seinerseits selbst den hierzu auch die Berührung trockener Zur direkten Kontaktübertragung Erreger an eine Risiko-Person weiter. Oberflächen und unsichtbar kontami- kommt es durch die Berührung Dabei ist es durchaus möglich, dass an nierter Gegenstände zählt. Hierbei wird zwischen zwei Personen. Dabei gilt diesem Vorgang mehrere nacheinan- zwischen der direkten und indirekten die direkte Kontaktübertragung gene- der geschaltete „Übertragungsvehikel“ Kontaktübertragung unterschieden. rell als risikoreicher als die indirekte beteiligt sind [4]. Übertragungswege nosokomialer (krankenhausbürtiger) Infektionen Personal / andere Patienten / Besucher Direkte Hautkontakt- übertragung Wasser- / Mobile Instrumente Luftführende Anlagen Risiko-Patient (Medizingeräte) Keimtransfer über Indirekte Kontaktübertragung gasförmige / flüssige Medien durch mobile / immobile Vektoren Immobile Kontaktflächen 8 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 9
  • 6. 4. Massive Kupferlegierungen als zusätzlicher Lösungsbaustein 4-Säulen-Strategie des Robert-Koch-Instituts der Zeit abnutzenden Beschichtungen mit bioziden Inhaltsstoffen anderer Materialien, wie sie durchaus schon Identifizierung, Strikte Umsetzung Sanierung von Kontrollierter eingesetzt werden, bieten massive Erfassung und geeigneter Hygiene- MRSA-Trägern Einsatz von Kupferlegierungen z. B. aus Messing Bewertung von maßnahmen Antibiotika und Bronze ein unerschöpfliches MRSA (Screening) Reservoir für die hochwirksamen Kupferionen und weisen damit eine besonders nachhaltige Effizienz auf. Denn offenbar können Kupferwerkstoffe mit ihrer antimikrobiellen Wirksam- Zu den entscheidenden Risikofaktoren einheitliche Empfehlung, die landes- sogenannter Standardmaßnahmen keit die indirekte Kontaktübertragung durch eine Besiedlung mit MRSA gehört weit umgesetzt wird. In Japan ist eine bzw. der Standardhygiene bewährt, die unterbrechen. Diese Eigenschaft geht auch eine aktuelle oder zurücklie- MRSA-Überwachung lediglich in großen von allen Angehörigen des medizini- auch im Falle nutzungsbedingter gende systemische, also den ganzen Allgemein- und Universitätskliniken schen Personals bei jedem Patienten Beschädigungen der Oberfläche nicht Körper betreffende Gabe von Anti- verpflichtend, jedoch nicht in kleinen anzuwenden ist. Wichtigster Bestand- verloren, welche bei in Gesundheits- biotika. Denn die Zusammensetzung oder mittleren Krankenhäusern. Einige teil dieser Maßnahmen ist dabei eine institutionen häufig verwendeten der vorwiegend hochempfindlichen ausreichende Händedesinfektion. anderen metallischen oder nichtme- Normalflora des Körpers wird – als tallischen Werkstoffen als bevorzugte unbeabsichtigter Nebeneffekt – durch Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Rückzugsmöglichkeit für Keime fungie- Breitband-Antibiotika beträchtlich Maßnahmen allein nicht dafür sorgen, ren [5]. verändert; sie kann deshalb mit die in einigen Staaten vorliegende 4.1 Einführung Quelle für Kreuz-Kontaminationen, multiresistenten Stämmen wie MRSA hohe MRSA-Prävalenz zu minimie- Insbesondere die Desinfektion von d. h. die direkte oder indirekte In Gesundheitseinrichtungen sind nicht mehr ausreichend konkurrieren. ren. Basierend auf den aggressiven Oberflächen als eine unverzichtbare Übertragung von pathogenen (krank- häufig Oberflächen in der direkten Dadurch bekommen die multiresis- und umfangreichen Präventionsmaß- Hygienemaßnahme muss regelmäßig heitserregenden) Mikroorganismen Patientenumgebung von infektions- tenten, primär nur in geringer Keim- nahmen, die in den skandinavischen vorgenommen werden, kann und von bereits kontaminierten auf nicht relevanten Kontaminationen betrof- zahl vorhandenen Stämme, die von Ländern zu der fortdauernden geringen wird allerdings oftmals aufgrund des kontaminierte Gegenstände oder Per- fen. Neben Türklinken und -drückern, Breitband-Antibiotika nicht gehemmt MRSA-Prävalenz geführt haben, hat hohen personellen Aufwandes nicht sonen. Ein Teufelskreis, der auch durch Lichtschaltern und anderem Interieur werden, einen Überlebensvorteil und das Robert-Koch-Institut bereits 2005 in erforderlichem Maße – also mehr- eine verstärkte Flächenhygiene nicht stellen auch einige Medizinprodukte können sich vermehren. Nicht zuletzt Länder verfügen wiederum über Leit- eine sogenannte 4-Säulen-Strategie mals täglich – durchgeführt. Hinzu umfassend zu durchbrechen ist. Hier wie Krankenhausbetten häufig deshalb ist es wichtig, eine konse- linien, die dann auch landesweit entwickelt, die der Eindämmung von kommt, dass viele Desinfektionsmittel sind neue, innovative Lösungswege quente Standard-Hygiene in der Kran- umgesetzt werden, wie z. B. in Finn- MRSA-Infektionen dienen soll. Diese zumeist nur kurzzeitig wirken. In der gefragt, die nicht allein auf äußerliche kenpflege zu verfolgen. land und den Niederlanden. Für Strategie umfasst neben den Standard- Zeit zwischen zwei Desinfektionsgän- Reinigungsvorgänge setzen. Großbritannien ist erstmals in 2008 hygienemaßnahmen und dem kontrol- gen kommt es jedoch insbesondere Als Lösung bietet sich hier der Einsatz 3.3 Bisherige eine Leitlinie der British Society for lierten Einsatz von Antibiotika auch das bei häufig berührten Oberflächen zu antimikrobieller Materialien an, die für Präventionsmaßnahmen Antimicrobial Chemotherapy veröf- konsequente Eingangsscreening aller sogenannten Neukontaminationen hochfrequentierte Kontaktoberflächen So unterschiedlich wie die Prävalenz fentlicht worden, die jedoch keinerlei Risiko-Patienten bei Krankenhausauf- auch mit infektiösen Erregern. Dies verwendet werden und damit eine von MRSA zwischen den einzelnen Län- verpflichtenden Charakter hat. Als nahme sowie deren Kontaktisolierung wiederum bedeutet, dass kritische zusätzliche Barriere gegen nosokomiale dern und die Verbreitung innerhalb der effektive Maßnahme zur Prävention bis zum MRSA-Negativnachweis. Sie Gegenstände sowie die Hände des Infektionen wie MRSA darstellen einzelnen Länder ist, so unterschied- der Übertragung nosokomialer Infek- basiert auf der „Richtlinie für Kranken- Personals bei Berührung mit dem können. Auf den aktuellen Stand der lich ist auch der Umgang mit MRSA. In tionen wie MRSA hat sich allerdings in haushygiene und Infektionsprävention“ „Übertragungsvehikel“ ebenfalls wie- Forschung wird im Kapitel 4.3 einge- den USA gibt es beispielsweise keine den meisten Ländern die Etablierung aus dem Jahre 1999. Differierende Um- der zu Keimquellen werden. Viele der gangen. setzungen und unterschiedlich ausge- gewöhnlich in Krankenhäusern oder prägte Erfolge dieses Maßnahmenkata- Altenheimen für Oberflächen genutz- 4.2 Anwendungsbereiche massiver Maßnahmen der Standardhygiene loges geben aber bis heute Grund zur ten herkömmlichen Materialien sind antimikrobieller Kupfergegenstände - Händehygiene durch Händewaschen und Händedesinfektion Diskussion. Vieles spricht dafür, dass nachgewiesenermaßen eine bevorzugte Im Gegensatz zu einfachen, sich mit - Gebrauch von persönlicher Schutzausrüstung beim Umgang mit Blut und weitere Maßnahmen zur Prävention Körperflüssigkeiten der zunehmenden MRSA-Infektionen - Adäquate Handhabung von Pflegeutensilien und Bettwäsche nötig sind. In den Fokus des Interes- Zusätzliche Barriere: Unterstützung der Flächenhygiene - Vermeidung von Verletzungen durch Kanülen oder andere spitze Gegen- ses geraten dabei immer mehr Ober- Der Einsatz antimikrobieller Kupferoberflächen als zusätzlicher Baustein der 4-Säulen-Strategie des Robert-Koch-Instituts stände flächen, die bei vielen infektiösen ist kein Ersatz für Standardhygienemaßnahmen, sondern eine Ergänzung zu den existierenden Präventionsmaßnahmen - Reinigung der Patientenumgebung und gezielte Entfernung/Desinfektion Krankheiten als „Übertragungsvehikel“ im Kampf gegen nosokomiale Infektionen wie MRSA. Der Austausch hochfrequentierter Oberflächen durch Oberflächen einer Umgebungskontamination mit Blut oder anderen Körperflüssigkeiten innerhalb der indirekten Kontaktüber- und Gegenstände aus Kupferlegierungen, die natürlich antimikrobiell sind, kann helfen, Kontaminationen und damit - Adäquate Handhabung von Abfällen tragung dienen. das Risiko von Infektionen einzuschränken. 10 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 11
  • 7. frequentierte Kontaktoberflächen Infektionsträger durch den Einsatz von Innenraumhygiene in den nächsten 4.3 Wissensstand und Forschung Material-Fäulnisprävention. wurde bis in die jüngste Vergangenheit dar, die von Patienten, Personal und Kupferkomponenten reduziert werden Jahren zunehmend in den Fokus der zur Bedeutung antimikrobieller Während also die Kenntnis von den hinein nie systematisch untersucht. Besuchern berührt werden. Des Wei- kann. Gesundheitsvorsorge rücken und wei- Kupferwerkstoffe hygienischen Eigenschaften gelöster Erst in den letzten Jahren wurde teren gelten Waschräume, Toiletten tere Einsatzbereiche für antimikrobielle In der Medizingeschichte hat die Kupfer-Formen nie aus den Augen ver- diese kupfertypische Eigenschaft als und Haltegriffe als mögliche Übertra- Darüber hinaus können die antimikro- Kupferlegierungen eröffnen. antimikrobielle Wirkung von Kupfer loren wurde, geriet das Wissen über die Forschungs-Thema erkannt. gungsquellen. Ebenso Computertasta- biellen Eigenschaften von Kupferwerk- Unterstützend kommt hinzu, dass schon früh eine entscheidende Rolle antimikrobielle Effektivität massiven turen, Tischrollwagen, Seifenspender, stoffen aber auch in anderen Anwen- Kupfer und Kupferlegierungen leicht gespielt. Bereits die Ägypter haben Kupfers oder einiger seiner Legierun- Kugelschreiber oder auch Telefone/ dungen effektiv genutzt werden. zu verarbeiten sind und auch unter diese Eigenschaft genutzt, um Trink- gen insbesondere im zwanzigsten Handys, die im normalen Klinikalltag Insbesondere durch den zunehmenden Kostenaspekten eine akzeptable wasser oder Wunden zu desinfizieren. Jahrhundert in Vergessenheit und fortlaufend zum Einsatz kommen. Aber Einbau von Belüftungs- und Klima- Alternative zu bislang in Gesundheits- Auch der Urvater der heutigen Medizi- auch medizinische Ausrüstungsge- anlagen in Krankenhäusern besteht einrichtungen eingesetzten Materialien ner, der Grieche Hippokrates, empfahl genstände wie Stethoskope, Katheter ein nicht zu unterschätzendes Gefähr- darstellen. z. B. Kupfer für die Behandlung von Die Geschwindigkeit der Keim-Inaktivierung durch massives Rein-Kupfer oder invasiv-chirurgische Instrumen- dungspotenzial durch die Verbreitung Beingeschwüren in Verbindung mit reicht von einer Minute (Start-Bakteriendichte: 1.000.000 - 1.000.000.000 tarien zählen zu den potenziellen von Erregern mithilfe des Lüftungssys- Krampfadern einzusetzen und damit Bakterien in einem Milliliter) bis zu ca. einer Stunde (gleiche Keimdichte). Keimträgern, bei denen das Risiko als tems. Dabei wird die Optimierung der Infektionen zu vermeiden. Die Römer Die Effektivität vieler Kupferlegierungen (Kupfer wird mit anderen Metallen setzten diese Tradition fort und gemischt) variiert im Bereich zwischen wenigen Minuten und zwei Stunden. benutzen Kupfer bei der Behandlung Im Gegensatz zu anderen metallischen oder organischen ausschließlich toxi- von Wunden, Geschwüren, Hautleiden schen Stoffen steuert Kupfer als Biometall bei allen Lebensformen viele zent- Beispiele für Gegenstände aus antimikrobiellen Kupferwerkstoffen und Wucherungen. Im 18. Jahrhun- rale Prozesse des Zell-Stoffwechsels. Mechanismen der zellulären Homöo- dert berichteten Reisende aus China, stase (z. B. Kupferimport und -export) werden seit einigen Jahren intensiv dass in den verseuchten chinesischen erforscht und sukzessive aufgeklärt. Eine Überfrachtung des „Entsorgungs- Bars die Verwendung von Papiergeld mechanismus“ der Zellen gilt als Ursache der Inaktivierungs-Eigenschaft verboten und die Zahlung mit Kupfer- von Kupfer, genau diese Überversorgung wird durch den Kontakt bakterieller münzen vorgeschrieben war. Diese Zellen mit Kupfer erreicht. Die Kombination aus „Kupfer-Überversorgung“ hygienische Maßnahme beruhte auf der Bakterienzelle mit „Multi-Target“ (Kupfer kann an vielen Stellen des überlieferten Erfahrungen, dass bei Bakterien-Stoffwechsels eingreifen) macht Kupfer zu einem unspezifischen – der Benutzung von Kupfergeld weniger nicht nur auf ein oder zwei Angriffspunkte beschränkten – Wirkstoff. Krankheiten übertragen wurden. Eine weitere Beobachtung der antimikrobi- ellen Eigenschaften von Kupfer stammt aus dem 1. Weltkrieg. Man fand heraus, dass sich Wunden überraschenderweise nicht infizierten, wenn Fragmente der kupferhaltigen Projektilhülle länger in der Wunde verblieben. Die keimreduzierende Wirksamkeit von Kupfer und seinen Legierungen ist also keine Neuentdeckung, sondern wird schon seit Jahrhunderten in der Medi- zin genutzt. Kupfer weist diese stark inaktivierenden Eigenschaften gegen- über Mikroorganismen als einziges der lebensnotwendigen – also essenziel- len – Biometalle auf und hat ent- sprechend ein Alleinstellungsmerkmal. Heute noch finden die hygienischen Eigenschaften ihre Anwendung zumeist in Form gelöster Kupfersalze (z. B. Kupfersulfat) vor allem im Bereich der Wundbehandlung, der Wasserdesin- fektion, des Pflanzenschutzes und der Rollwagen, Stethoskop, Inhalationsgerät, Haltegriff, Sanitärarmatur, Lichtschalter, Steckdose, Kugelschreiber 12 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 13
  • 8. 4.4 Wissenschaftliche Nachweise dem Anspruch des potenziellen Ein- Japanischer Teststandard JIS Z 2801 satzes in Krankenhäusern gerecht zu Kultur-Medium, Nährstoff-Agar Rindfleischextrakt, Pepton, NaCl, pH: 7-7,2 4.4.1 Laborstudien werden (d. h. für Kupfer 1 h, für die Vorinkubation der Bakterien 35 °C für 16 bis 24 Stunden In Untersuchungen, welche am Hygiene- Legierungen je 15 min, 30 min, 1 h, 2 h, Testinokulum 2,5 bis 10 x 105 Zellen/ml institut der Universität Bonn und im 4 h; für Edelstahl 1 h, 2 h, 4 h, 8 h). weitere Randbedingungen * Aufgabe von 0,4 ml des Testinokulums Auftrag des Deutschen Kupferinstitutes Getestet wurde mit Staphylococcus * Bedeckung mit Film durchgeführt worden sind, wurden aureus ATCC 6538, einem nicht resis- * 35 °C Kupfer und zwei Kupferlegierungen tenten, aber MRSA adäquaten Stamm * relative Luftfeuchte nicht geringer als 90 % (Kupferanteil > 70 %) hinsichtlich der American Type Culture Collection. ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit im Ergebnisse werden in Grafik 1 dar- Vergleich zu Edelstahl getestet (siehe gestellt und zeigen, dass der Kontakt Diese Ergebnisse unterstützen Labor- Das Resultat zeigte, dass die Keime Kupfer nicht allein auf MRSA, sondern Grafik 1). der verwendeten Keime mit kupferhal- studien der University of Southampton, tagelang auf Edelstahloberflächen auf eine Vielzahl pathogener Keime tigen Werkstoffen innerhalb kurzer Zeit Großbritannien, die die Überlebens- überleben können, während sie auf wie E. coli, Acinetobacter baumannii, Grundlage der Vorgehensweise ist der zur vollständigen Reduktion Kolonie raten von MRSA-Keimen und anderen reinen Kupferoberflächen (99,9 % Cu) Salmonella enteritidis, Legionella in Europa weitverbreitete Japanische bildender Einheiten (KbE) führt. Die Organismen auf Edelstahl, Kupfer, Mes- in weniger als 90 Minuten bei Raum- pneumophilia, Clostridium difficile, Teststandard JIS Z 2801 zur Evaluierung entsprechenden Reduktionsfaktoren sing und Bronze untersucht hat (siehe temperatur (20 °C) eliminiert werden. Listreria monocytogenes, Pseudomo- der antimikrobiellen Aktivität und (> 5 log-Stufen) entsprechen den Grafik 2). In diesen Tests, die unter In weniger als 15 Minuten waren nas aeruginosa, Helicobacter pilory Wirksamkeit fester Materialien. Hierbei Anforderungen einer Desinfektions- natürlichem Raumklima (Temperatur bereits mehrere tausend Keime (ein und selbst Viren wie z. B. Influenza werden Testkörper des zu begutach- maßnahme. und Luftfeuchte), also sogenannten typisches Kliniklevel) auf Kupfer in- A. [6]. tenden Materials mit Testorganismen schwach wirksamer Materialien her- „trockenen“ Bedingungen durchgeführt aktiviert. Bemerkenswert war zudem, beimpft und die Keimreduktion nach angezogen wird, deren entsprechende wurden, sind zehn Millionen Keime auf dass schon ein Kupfergehalt von 60 bis Ablauf einer definierten Zeit bestimmt. Eigenschaften sich erst nach längerer einer 1 cm² großen Kupferoberfläche 65 % – wie in spezifischen Legierun- Der JIS Z 2801 schreibt eine Versuchs- Kontaktzeit nachweisen lässt. Für die aufgetragen worden, die daraufhin auf gen üblich – ausreicht, um eine gute dauer von 24 Stunden vor, da das vorgenommenen Untersuchungen überlebende Organismen untersucht Effizienz zu erzielen. Dabei bezieht Verfahren auch zur Überprüfung nur wurden kürzere Zeiten gewählt, um wurde. sich die antibakterielle Wirkung von Kolonie bildende Einheiten Eine Kolonie bildende Einheit ist eine Größe, die bei der Quantifizierung von Mikroorganismen eine Rolle spielt, und zwar wenn die Anzahl der Mikroorganismen in einem Material auf kulturellem Weg bestimmt wird. Die Abkürzung lautet KbE. Die englische Bezeichnung lautet Colony Forming Unit, abgekürzt CFU. KbE 1.00E+08 1.00E+06 1000 100 1.00E+04 10 KbE (% des 1 Testinokulums) 1.00E+02 0,1 Edelstahl 0,01 Messing 1.00E+00 0,001 0 Bronze 90 0,0001 180 Kupfer 270 Start 60 120 180 240 300 360 420 480 in Minuten 360 Zeit in Minuten · Kupfer · Legierung 1 · Legierung 2 · Glaskontrolle · Edelstahl 1.4305 Grafik 1: Laborergebnisse zum Testverfahren JIS Z 2801 – Einwirkung unterschiedlicher Werkstoffe auf die Zahl Kolonie bildender Einheiten (KbE). Grafik 2: Laborbefunde der Universität Southampton: Überlebensrate von MRSA auf Kupferlegierungen und Edelstahl bei 20 °C Untersucht wurde mit dem Bakterienstamm Staphylococcus aureus ATCC 6538. 14 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 15
  • 9. Die amerikanische Umweltbehörde EPA MRSA. Die Wirksamkeit der verschiede- Studien der Copper Development 4.4.2 Krankenhausversuche Wissenschaftler der Universität Halle- Kitasato University (Environmental Protection Agency) hat nen Kupferlegierungen wurde durch Association, USA, und der University Bereits 1983 wurde von der US-Me- Wittenberg haben regelmäßig Proben Hospital Study, Japan in diesem Zusammenhang die antimi- die sorgfältige Analyse von 3.000 of Southampton an Silber und Kupfer, dizinerin Dr. Phyllis Kuhn eine Studie genommen und die Anzahl der Keime Japanische Forscher der Kitasato krobielle Wirksamkeit von Kupferober- Proben seitens unabhängiger Labore um die Effekte von Temperatur und veröffentlicht, in der die Effizienz von auf den verschiedenen Kontaktflächen University beschäftigen sich intensiv flächen offiziell bescheinigt. Auf dieser nachgewiesen. Die von der EPA vorge- Feuchtigkeit auf die Wirksamkeit ge- Kupfer bei der Verminderung von E. coli verglichen. Der gewünschte Effekt trat mit der Keimaktivität von Kupfer und Grundlage dürfen jetzt erstmalig 275 schriebenen Tests ergaben, dass 99,9 % genüber MRSA zu vergleichen, bewie- Keimzahlen auf Messing-Türdrückern dabei insbesondere bei den Türklinken Kupferlegierungen in klinischen Um- Kupfer-, Messing- und Bronzeprodukte der Bakterien auf Kupferlegierungs- sen eindeutig, dass Kupfer in einem nachgewiesen wurde. Kuhn vermutete, auf. So ließ sich unter Alltagsbedin- gebungen. Danach wurden S. aureus, in den USA legal unter Verwendung oberflächen (mit einem Kupfergehalt normalen Innenraumklima – wie es dass der Einsatz von Edelstahl anstelle gungen nachweisen, dass die Zahl der E. coli und Pseudomonas aeruginosa von gesundheitsbezogenen Angaben von 65 % oder mehr) innerhalb einer auch in Krankenhäusern vorherrscht der Messingprodukte zu einer Erhöhung Kolonie bildenden Einheiten um mehr inaktiviert, wenn sie auf Kupferober- vermarktet werden. Dieser Registrierung Expositionszeit von zwei Stunden – die bessere Wahl ist. Denn während der Infektionsrate geführt hatte. als ein Drittel verringert wurde [8]. flächen aufgetragen wurden. ging ein Jahr umfassender Labortests eliminiert wurden. Der EPA-Anerken- Silber-Ionen enthaltendes Material bei Mittlerweile laufen in Form einer Auch die Neubesiedlung der Kupfer- voraus, in denen gezeigt wurde, dass nung vorangegangen waren Unter- hoher Luftfeuchte (> 90 %) und hoher Metastudie in sechs Ländern weltweit Türgriffe und Kupfer-Schalter durch Auf Basis von Laboruntersuchungen bestimmte Kupferlegierungen gegen suchungen der britischen Universität Temperatur (> 35 Grad) – wie im JIS- Krankenhausversuche oder sind in Keime wurde erheblich vermindert. wurde bereits 2005 ein Klinikversuch alle fünf getesteten Bakterienstämme Southampton. Verfahren vorgeschrieben – noch eine Planung. Auf den mit Kupferklinken ausge- durchgeführt, bei dem ausgewählte wirksam sind. Hierzu gehört auch messbare Wirkung auf MRSA-Keime statteten Stationen gab es im Unter- Oberflächen in zwei Krankenstationen Asklepios-Trial, Deutschland suchungszeitraum zudem einen mit Kupfer- oder Messingfolie aus- In der Asklepios Klinik Hamburg- erfreulichen Trend zu niedrigeren gestattet wurden. Es zeigte sich, dass · Kupfer · Edelstahl Wandsbek wurden jeweils über Infektionsraten bei Patienten, der sich die im Laborversuch festgestellte KbE KbE mehrere Monate hinweg im Sommer allerdings in größeren Studien noch antimikrobielle Wirksamkeit der Kup- 1.00E+09 1.00E+09 1.00E+08 1.00E+08 2008 und im Winter 2008/2009 zwei genauer untersucht werden muss. Der ferlegierungen auch in der klinischen 1.00E+07 1.00E+07 Krankenhausstationen mit Türgriffen, Feldversuch „Antimikrobielle Kupfer- Umgebung bestätigte. Offenbar sind 1.00E+06 1.00E+06 Türplatten und Lichtschaltern aus spe- Oberflächen“ – jeweils 16 Wochen lang hier auch Auswirkungen auf Infekti- 1.00E+05 1.00E+05 ziellen Kupferlegierungen ausgestattet. im Sommer und im Winter – wurde ge- onszahlen zu beobachten. 1.00E+04 1.00E+04 Die benachbarten Bereiche behielten meinsam von Medizinern der Asklepios 1.00E+03 1.00E+03 für den Forschungszweck ihre her- Klinik Wandsbek und Wissenschaftlern 1.00E+02 1.00E+02 kömmlichen Griffe und Schalter aus der Universität Halle-Wittenberg vor- 1.00E+01 1.00E+01 Aluminium und Plastik. Unabhängige bereitet und durchgeführt. 1.00E+00 1.00E+00 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 a) Zeit in Minuten b) Zeit in Minuten Grafik 3: Laborbefunde mit einem neuen „trockenen“ Testverfahren, entwickelt an den Universitäten Halle und Nebraska. Überlebensrate des a) Bakteriums E. coli und b) des Pilzes Saccaromyces cerevisiae auf Kupfer (C11000) und Edelstahl (AISI 304) bei 23 °C. Im Gegensatz zum JIS Z 2801 und anderen herkömmlichen Methoden (Tropfen-Inokulum mit einer [nassen] Bakteriensuspension), wurde bei diesem Ansatz ein deutlich realitäts- näheres „trockenes Milieu“ erreicht. Es zeigen sich für Kupfer Überlebensraten im Bereich weniger Minuten. Weitere Informationen zum Versuchs- ansatz unter Santo et al. 2008 [7]. zeigte, konnte diese Wirksamkeit in Vergleich etablierter Tests mit dem Verfahren nach Santo et al. 2008 [7] einer normal temperierten und tro- ckenen Umgebung für Silber schon nicht mehr nachgewiesen werden. Kupfer hingegen behielt auch in die- Etablierte Tests Neues Verfahren sem Raumklima seine volle Effizienz. (Tropfen-Inokulum [nass]) (Trocken-Inokulum) Untersuchungen der Universitäten Halle und Nebraska (USA), deren For- scher ein neues Verfahren entwickelt haben, um Kupferoberflächen auch in einer trockenen Umgebung auf ihre antimikrobielle Wirksamkeit zu prüfen, zeigen, dass in dieser Umgebung bereits nach wenigen Minuten eine Inaktivierung pathogener Keime statt- findet (siehe Darstellung zum Vergleich etablierter Tests mit dem Verfahren nach Santo et al. 2008 und Grafik 3). Eine trockene Umgebung – wie sie Zellen nach ca. 1,5 h Zellen innerhalb weniger beispielsweise auch in Krankenhäusern Krankenzimmer, Hospital del Cobre, Calama, Chile völlig inaktiviert Minuten inaktiviert üblicherweise anzutreffen ist – führt danach noch schneller zu einer Keim- reduktion als ein nasses Medium. 16 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 17
  • 10. Wirkungsweise des Kupfers Mikroorganismen Log-Reduzierung Log-Reduzierung (KbE/mL) auf Kupfer (KbE/mL) auf Edelstahl KbE/100 cm² E. coli (ESBL) >5 0 S. aureus (MSSA) >5 0 100.000 EMRSA 15 3,8 0 EMRSA 16 4,5 0 10.000 E. faecium 3,7 0 C. albicans >5 0 1.000 K. pneumoniae >5 0 A. baumanii > 4,1 0 Tabelle 1: Krankenhausversuch am Selly Oak Klinikum in Birmingham, UK: Vergleich der 100 KbE-Reduktion zwischen Kupfer und Edelstahloberflächen 10 Selly Oak Copper Clinical Trial, derung der Infektionsraten durch den Großbritannien Einsatz von Kupfer festzustellen, sind 1 Im Selly Oak Hospital in Birmingham weitere Versuche nötig [9]. wird die Fähigkeit von Kupfer unter- 0 sucht, Kontaminationen im Kranken- Verschiedene Klinikversuche, USA Gesamte Keimzahl Staphylokokken MRSA Gram negativ VRE hausumfeld zu reduzieren. Der Versuch In den Vereinigten Staaten läuft ein läuft auf einer Allgemeinstation, die durch das US-Verteidigungsministerium · Bett · Stuhl · Tischwagen · Schwestern-Rufknopf · Datenerfassungsgerät · Infusionsständer sowohl mit Kupfer als auch mit Stan- initiiertes groß angelegtes Forschungs- dardkomponenten ausgestattet ist. Seit projekt auf den Intensivstationen von 2007 sind Oberflächen, die als Übertra- drei Kliniken in New York City und Grafik 4: Krankenhausversuche in den USA, hier: Besiedlung von Oberflächen in US-amerikanischen Intensivstationen [10] gungsvehikel identifiziert wurden Charleston, South Carolina. Auch hier (z. B. Handläufe, Toilettensitze, Türdrü- wurden diverse hoch kontaminierte cker, Klinken, Armaturen etc.), ausge- Oberflächen wie Betten, Stühle, Klin- Dabei trat S. aureus am häufigsten lag bei 1.851 KbE/100 cm², während die wurden durch den Einsatz von Kupfer tauscht worden und wurden bezüglich gelknöpfe durch Produkte aus Kup- auf. Während auf den herkömmlichen Zimmer mit der üblichen Ausstattung um 74 bis 100 % reduziert [11]. ihrer Kontamination mit pathogenen ferwerkstoffen (Kupferanteil zwischen Ausrüstungsgegenständen durchaus Keimzahlen von rund 11.620 KbE/100 cm² Keimen mit Produkten aus handels- 70 und 99,99 % Kupfer) ersetzt. In auch MRSA und VRE gefunden wurde, aufwiesen. Gram negative Keime üblichen Werkstoffen verglichen. In einer ersten neunwöchigen Bepro- Staphylococcus aureus waren auf den in Kupfer ausgeführten der ersten Versuchsphase konzentrierte bungsphase wurden diese Objekte Gegenständen diese Keime gar nicht man sich dabei auf Armaturen, Tür- und die entsprechend herkömmlichen ohne Kupferausstattung gegenüber nachweisbar. KbE/100 cm² drücker und Toilettensitze. Die Probe- Einrichtungsgegenstände auf ihre 3.301 KbE/100 cm² in Räumen mit Kup- 10.000 nahme fand einmal pro Woche über Keimbesiedlung untersucht [10]. Dabei ferausstattung). Eine Verringerung der Hospital del Cobre, Chile zwei Beprobungsphasen à fünf Wochen stellte sich heraus, dass Kupfer die Keimzahlen fand insbesondere auf den Der Klinikversuch fand auf der Inten- statt. Die Ergebnisse zeigten eine Gesamtzahl der pathogenen Keime in Bettgestellen (- 99 %), den Armlehnen sivstation eines chilenischen Kranken- Keim-Reduktion von 90 bis 100 % auf den damit ausgerüsteten Teilen der von Stühlen (- 38 %) sowie den Ruf- hauses in einer extrem trockenen 1.000 kupferhaltigen Produkten im Vergleich Intensivstationen um rund 87 % redu- knöpfen (- 90 %) und den Infusions- Halbwüstenregion Chiles statt. Es zur Kontrollgruppe. Um die Vermin- zierte (26.927 KbE/100 cm² in Räumen ständern (- 67 %) statt. wurden verschiedene herkömmliche und in Krankenzimmern übliche Ausrüstungsgegenstände durch 100 Gegenstand KbE pro cm2 KbE pro cm2 entsprechende Produkte aus Kupfer- Kontrollflächen Kupferflächen werkstoffen ersetzt. Die Untersuchun- Oberseite Toilettensitz (7 Uhr) 87,6 (9-266,4) 2,1 (0-38,4) gen fanden über einen Zeitraum von Oberseite Toilettensitz (17 Uhr) 64,5 (28,2-254,4) 1,2 (0-23,4) 10 30 Wochen statt und umfassten je 90 Unterseite Toilettensitz (7 Uhr) 10,8 (0-101,4) 0 (0-4,2) Krankenzimmer mit einer Luftfeuchte Unterseite Toilettensitz (17 Uhr) 1,5 (0-121,8) 0 (0-4,2) von 7,2 bis 19,7 %. Auch hier konnte Türdrücker (7 Uhr) 1,8 (0-7,8) 0 (0-0,6) nachgewiesen werden, dass auf den 1 Türdrücker (17 Uhr) 0,6 (0-3,6) 0 (0-1,2) Gegenständen aus Kupferlegierungen Bett Türdrücker Stuhl Tischwagen Monitor-Stift Infusions- Heißwasser-Armatur (7 Uhr) 6,6 (0-504) 0 (0-3) ständer die Keimzahlen um bis zu 92 % Heißwasser-Armatur (17 Uhr) 3 (0-36) 0 (0-39) reduziert werden konnten. Die durch- · Anderes Material · Kupfer Kaltwasser-Armatur (7 Uhr) 7,5 (0-87) 0 (0-3) schnittliche Keimzahl in den Intensiv- Kaltwasser-Armatur (17 Uhr) 4,5 (0-51) 0 (0-3) Krankenzimmern mit Kupferwerkstoffen Tabelle 2: Krankenhausversuch am Selly Oak Klinikum in Birmingham, UK: Vergleich der Besiedlung zwischen Kontrolloberflächen und Kupfer- Grafik 5: Krankenhausversuch in Chile: Durchschnittliche Keimzahl von Staphylococcus aureus oberflächen. Angegeben sind Mittelwerte und zugehörige Wertebereiche (in Klammern) der KbE-Dichte. im Zeitraum 09.06.2009 bis 29.12.2009 auf den untersuchten Ausrüstungsgegenständen (beachte logarithmische Darstellung). Vergleich Kupfer – andere Werkstoffe [11] 18 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 19
  • 11. Wirkungsweise des Kupfers 5. Ausblick und Zusammenfassung Wie inaktiviert Kupfer Bakterien? Bedingt durch die demographische, auch auf reale Umgebungen übertra- ist normalerweise mikrobiell konta- aber auch durch die medizinische gen lassen. Weitere Studien müssen miniert, also im strengen Sinne nicht Als Resultat des direkten Kontakts zwischen Materialoberfläche und Bakterium kommt es zur Zerstörung der äußeren Entwicklung wird die Zahl beschränkt nun die Möglichkeiten von Kupfer unbelebt. So lassen sich patientennah Bakterien-Zellmembran, gefolgt vom Verlust der Zelle an Nährstoffen und Wasser. Zudem können aus dem Material potenziell oder gar nicht mehr durch Antibio- und seinen Legierungen Messing und und -fern auf Gegenständen aller Art freigesetzte Kupfer-Ionen ungehindert in die Zelle vordringen. tika behandelbarer Infektionen in Bronze insbesondere im Anwendungs- verschiedene Bakterien nachweisen, den nächsten Jahren voraussicht- bereich weiter verfolgen. Die Gütege- darunter auch solche, die als Infek- lich gravierend steigen. Das stellt die meinschaft „Antimikrobielle Gegen- tionserreger bekannt sind. Bakterien Gesundheitswirtschaft vor enorme stände“ gewährleistet daneben, dass aus der Umgebung des Patienten Wodurch wird die Zellmembran zerstört? Herausforderungen, die innovative Produkte, die aus Kupferlegierungen können zu einem Infektionsrisiko MRSA-Management-Lösungen erfor- hergestellt sind und mit deren anti- werden, wenn Sie mit Körperstellen in Jede äußere Zellmembran (auch jene einzelliger Organismen wie Bakterien) wird durch ein stabiles elektrisches Mikro- dern. Neben der strengen Einhaltung mikrobiellen Eigenschaften werben, Kontakt kommen, die das Eindringen Potenzial charakterisiert. Dieses „Membranpotenzial“ kommt durch Spannungsunterschiede zwischen Zellaußen- und der Standard-Hygienemaßnahmen wie überprüft werden. der Bakterien ermöglichen. So för- -innenseite zustande. Die führenden Stoffwechselexperten gehen davon aus, dass dieses stabile elektrische Potenzial beim sie das Robert-Koch-Institut empfiehlt, dern offene Wunden und der Einsatz Kontakt zwischen Kupfermaterial und Zelle zerstört und die Zellmembran hierdurch geschwächt wird. In Folge kommt es zur kann der Einsatz von Produkten aus Die Krankenhausumgebung – aber invasiver Medizintechnik den Transport Bildung von „Löchern“ in der Membran. massiven antimikrobiellen Kupfer- nicht nur diese – fördert die Ausbrei- oftmals zunächst harmloser körperei- werkstoffen einen wichtigen zusätz- tung entsprechender Keime durch gener oder übertragener Bakterien zu Ein weiterer Mechanismus, die lokale Oxidation, kann durch einzelne, aus der Materialoberfläche freigesetzte Kupferionen lichen Baustein der Präventionsmaß- hohe Kontaktraten von Patienten, normalerweise keimfreien Bereichen in Gang gesetzt werden. Hierdurch werden einzelne „Bauteile“ der Zellmembran (Proteine oder Fettsäuren) angegriffen. Bei nahmen gegen die weitere Ausbreitung Personal und Besuchern untereinander des menschlichen Körpers. Zu den Anwesenheit von Sauerstoff kann so ein „Oxidations-Schaden“ entstehen. (Man vergleiche hier die „Rostbildung“ [Oxidation] pathogener Keime darstellen. Solide sowie die mit kontaminierten, d. h. bekanntesten Erregern nosokomialer und nachfolgende Lochbildung bei Metall-Stücken.) Untersuchungsergebnisse im klinischen mit Erregern besiedelten Geräten und Infektionen gehören P. aeruginosa, Umfeld zeigen deutlich, dass sich die Flächen. Denn die sogenannte unbe- E. coli, Enterokokken und vor allem im Labor gewonnenen Erkenntnisse lebte Umgebung eines Krankenhauses Staphylococcus aureaus (S. aureus). Was passiert nach der Schädigung der Zellmembran? Wie wirken Kupfer-Ionen nach Eindringen in die Zelle? Nachdem die „äußere Verteidigungslinie“ (= Zellmembran) der Bakterie geschädigt ist, kommt es zum ungestörten Strom von Kupferionen ins Zellinnere. Es erfolgt eine Überfrachtung mit den ansonsten lebenswichtigen (essentiellen) Kupfer-Ionen. Hierdurch werden lebenswichtige Funktionen (enzymgesteuerte Stoffwechselprozesse) der Zelle angegriffen oder gehen ganz verloren. Das Bakterium kann dann nicht mehr „atmen“, „essen“, „verdauen“ oder die für das Leben notwendige Energie erzeugen. Warum kann Kupfer so schnell und effektiv gegen eine große Zahl von Mikroorganismen wirken? Experten, die sich mit dem Kupfer-Stoffwechsel der Bakterien befassen, erklären die enorme Geschwindigkeit der Interak- tion Kupferoberfläche-Bakterium (oftmals werden Bakterien innerhalb weniger Minuten inaktiviert) mit einer zeitgleichen Wirkung des Kupfers auf verschiedene Zellmoleküle („Multi-Target“). Nachdem die Zellmembran aufgebrochen wurde, kann Kupfer jedwedes Enzym außer Kraft setzen, dem es begegnet. Somit wird der Zelle jede Möglichkeit des internen Nährstoff- transportes, der Zell-Reparatur oder der Vermehrung genommen. Diese „Mehrfachfunktionalität“ des Kupfers wird zugleich als Ursache für die enorme Breitbandwirkung des Kupfers inter- pretiert. In der Tat verloren alle Mikroorganismen, die bislang hinsichtlich der beschriebenen Effekte untersucht worden waren, ihre Überlebensfähigkeit. 20 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 21