Klinische Studien

Zahlreiche klinische Studien auf der ganzen Welt, die das Potenzial von antimikrobiellen Kupferwerkstoffen beim Kampf gegen pathogene Keime untersuchen, liefern den Beweis für seine Wirksamkeit.

Nachdem in zahlreichen Laborversuchen die antimikrobielle Wirksamkeit auf diverse pathogene Erreger nachgewiesen werden konnte, werden bis heute verschiedene Fragestellungen in internationalen klinischen Studien, darunter einer Metastudie in sechs Ländern, vertieft. Bereits 1983 wurde von der US-Medizinerin Dr. Phyllis Kuhn eine Studie veröffentlicht, in der die Effizienz von Kupfer bei der Verminderung von E. coli Keimzahlen auf Messing-Türdrückern nachgewiesen wurde. Kuhn vermutete, dass der Einsatz von Edelstahl anstelle der Messingprodukte zu einer Erhöhung der Infektionsrate geführt hatte. Mittlerweile laufen in Form einer Metastudie  weltweit Krankenhausversuche oder sind in Planung. Nachfolgend finden sie einige exemplarische Beispiele.

 

Vom Labor in die Praxis: klinische Studien und Versuchsreihen

Deutschand - Feldversuch „Antimikrobielle Kupfer-Oberflächen“ an der Asklepios Klinik Wandsbek, Hamburg

In der Asklepios Klinik Wandsbek wurde zwischen 2008 und 2009 die Wirksamkeit antimikrobieller Kupfer-Oberflächen von Türgriffen und Schaltern im Vergleich zu herkömmlichen Materialien getestet. Der Feldversuch „Antimikrobielle Kupfer-Oberflächen“ wurde gemeinsam von Medizinern der Asklepios Klinik und Wissenschaftlern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg vorbereitet und durchgeführt. Unterstützt wurde das Projekt vom Deutschen Kupferinstitut. Dabei wurden eine onkologisch-pneumologische und eine geriatrische Station mit rund 50 Türgriffen und -platten sowie Lichtschaltern aus speziellen Kupferlegierungen ausgestattet. Die benachbarten Bereiche behielten für den Forschungszweck ihre herkömmlichen Griffe und Schalter aus Aluminium, Edelstahl oder Plastik. Unter unabhängiger Leitung der Universität Halle-Wittenberg wurden jeweils 16 Wochen lang im Sommer und Winter regelmäßig Proben genommen und die Anzahl der Keime auf den verschiedenen Kontaktflächen verglichen. Auf den Kupferoberflächen fanden sich im Vergleich zu den Kontrolloberflächen, also den herkömmlichen Türgriffen, Türplatten und Lichtschaltern, nur 63 % MRSA. Außerdem hat sich in der Praxis gezeigt, dass Kupfer die Neubesiedlung der Oberflächen von Türgriffen und Schaltern mit Keimen wesentlich reduziert. Dies hatte einen unmittelbaren Nutzen für die Patienten: Auf den mit Kupferkliniken ausgestatteten Stationen gab es im Untersuchungszeitraum einen aussichtsreichen Trend zu niedrigeren Infektionsraten, der allerdings in größeren Studien genauer untersucht werden muss.  Die erfreulichen Ergebnisse haben die Klinik im Jahr 2012 dazu veranlasst, 15 Besuchertoiletten mit WC- und Türgriffgarnituren aus antimikrobiellen Kupferlegierungen umzurüsten. Türklinken auf. So ließ sich unter Alltagsbedingungen nachweisen, dass die Zahl der Kolonie bildenden Einheiten um mehr als ein Drittel verringert wurde. Auch die Neubesied-lung der Kupfer-Türgriffe und Kupfer-Schalter durch Keime wurde erheblich vermindert.. Aufgrund der positiven Ergebnisse hat die Asklepios-Kette inzwischen Abteilungen des neuen Klinikums im Hamburg-Harburg mit antimikrobiellen Kupferklinken ausgestattet.


USA - Medical University of South Carolina

Im Rahmen einer Multicenterstudie wurde auf der 17 Betten umfassenden Intensivstation der Medical University of South Carolina, USA, eine Begleitstudie mit Sonderauswertung durchgeführt. Verglichen werden sollte die Wiederbesiedelung durch Keime auf Bettgriffen nach erfolgter Reinigung. Im Vergleich zum Mittelwert der Keimbelastung auf Kunststoff-Bettgriffen, der vor der Reinigung ermittelt wurde, lag dieser bei Kupfer-Griffen signifikant niedriger (6.102 KbE/100 cm2 oder 3,79 log10/100 cm2 vs 698 KbE/100 cm2 oder 2,84 log10/ 100 cm2). Nach Reinigung der Bettgitter kam es zu einem sofortigen Rückgang der Keimbelastung unabhängig vom Material. Die mittlere Reduktion betrug 82 % auf Kunststoff-Griffen (1.112 KbE / 100 cm2 oder 3,05 log10 / 100 cm2) und 48 % auf Kupfer-Griffen (362 KbE / 100 cm2 oder 2,56 log10 / 100 cm2). Es konnte festgestellt werden, dass die mittlere Keimbelastung auf Kupfer-Griffen nach der Reinigung auf einem deutlich niedrigeren Niveau blieb als auf den Kunststoff-Griffen. Die höchste anfängliche Keimbelastung betrug bei Kunststoff-Griffen 32.400 KbE/100 cm2 (4,51 log10 / 100 cm2). Bei Kupfer-Griffen, lag die höchste anfäng liche Keimbelastung bei 5.310 KbE / 100 cm2 (2,56 log10/100 cm²). Zusammenfassend wurde festgestellt, dass der zwischen den Griff-Materialien festgestellte Unterschied signifikant (P p .0001) ist. Mit Blick auf den empfohlenen Richtwert nach Reinigung blieben insgesamt 77 % der Kupfer-Griffe unter diesem Niveau, während nur 45 % der Kunststoff-Griffe unterhalb dieser kritischen Schwelle lagen.  Die Studie wurde von Klinikern für Infektionskrankheiten unter der Leitung von Dr. Michael Schmidt, Professor und stellvertretender Vorsitzender der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie am MUSC, in drei Phasen durchgeführt.

Intensivstationen profitieren: Deutliche Senkung der Keimbelastung und Infektionsrate

In den Vereinigten Staaten wurde vom Verteidigungsministerium ergänzend eine Intention-to-treat randomisierte kontrollierte Studie durchgeführt. An dieser waren im Zeitraum von Juli 2010 bis Juni 2011 die Medical University of South Carolina, das Memorial Sloan-Kettering Cancer Center in New York  City und das Ralph H. Johnson Veterans Affairs Medical Center in Charleston, South Carolina, beteiligt. Mit der Fragestellung nach Senkung der Keimbelastung durch Nutzung von Kupferlegierungen im Krankenzimmer schloss die Studie an internationale Forschungen aus Deutschland, Japan, Chile und Großbritannien an. Um die Wirksamkeit der massiven Kupferlegierungen in Bezug auf die Rate nosokomialer Infektionen bestimmen zu können, wurden häufig berührte Oberflächen mit antimikrobiellen Kupfer-Äquivalenten ersetzt. Für die Studie wurden Intensivstationen ausgewählt, da die hier  behandelten Patienten ein insgesamt höheres Risiko an Infektionen aufweisen. Gründe hierfür sind die Schwere der Erkrankung, die vielfach invasiven Behandlungen und nicht zuletzt der häufig enge Kontakt mit dem Pflegepersonal. Die Patienten wurden randomisiert und in Zimmer mit oder ohne antimikrobielle Kupfer-Oberflächen aufgeteilt, um die Rate der nosokomialen Infektionen vergleichen zu können. An der Studie nahmen insgesamt 650 Patienten teil, die in 16 Zimmern (acht mit Kupfer ausgestattete und acht Standardzimmer) betreut wurden. Unter den Ausstattungsgegenständen, die entweder aus Kupferwerkstoffen hergestellt worden waren oder zur Serienausstattung zählten, waren Bettgriffe und -gitter, Beistelltische, Infusionsständer, Klingelknöpfe sowie Türbeschläge. Das Reinigungsverhalten war in den Studien und Standardzimmern gleich. In einer ersten neunwöchigen  Bprobungsphase wurden diese Objekte und die entsprechend herkömmlichen Einrichtungsgegenstände auf ihre Keimbesiedlung untersucht. Dabei zeigte sich, dass Kupfer die Gesamtzahl der pathogenen Keime in den damit ausgerüsteten Teilen der Intensivstationen um rund 87 % reduzierte (26.927 KbE/100 cm² in Räumen ohne Kupferausstattung gegenüber 3.301 KbE/100 cm² in Räumen mit Kupferausstattung). Eine Verringerung der Keimzahlen fand insbesondere auf den Bettgestellen (- 99 %), den Armlehnen von Stühlen (- 38 %) sowie den Rufknöpfen (- 90 %) und den Infusionsständern (- 67 %) statt. Es zeigte sich, dass zwei bedeutsame Antibiotika-resistente Keime, wie der Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) und der Vancomycin-resistene Enterococcus (VRE) mit deutlich geringerer Wahrscheinlichkeit auf Kupferoberflächen nachzuweisen waren. Im Ergebnis der Studie entwickelten 46 Patienten eine nosokomiale Infektion, darunter 26 Patienten mit einer Kolonisation durch MRSA oder VRE. Bei Patienten, die in Zimmern mit Gegenständen aus antimikrobiellen Kupferlegierungen untergebracht worden waren, konnte die Rate der nosokomialen Infektionen um 58 % gegenüber den „Nicht-Kupferzimmern“ gesenkt werden. Das Verhältnis von Patienten, die nosokomiale Infektionen und/oder eine Kolonisation mit MRSA oder VRE entwickelt haben, war unter Patienten in Zimmern mit Kupferoberflächen (7,1 %) im Vergleich zu Patienten in traditionellen Zimmern (12,3 %) bedeutsam niedriger. Das Verhältnis von Patienten, die nosokomiale Infektionen entwickelten, war unter denjenigen signifikant gesunken, die den „Kupferzimmern“ (3,4 %) zugeteilt worden waren – im Vergleich zu denjenigen in traditionellen Zimmern (8,1 %) . In dieser Studie konnte erstmals an mehreren Zentren gleichzeitig und mit einer großen Patientenzahl belegt werden, dass antimikrobielle Kupferwerkstoffe dauerhaft die Keimbelastung um über 80 % reduzieren und dadurch die Infektionsrate um annähernd 60 % minimieren können.

 


Großbritannien

In Großbritannien leitete Professor Tom Elliott, beratender Mikrobiologe und stell-vertretender medizinischer Direktor am University Hospitals Birmingham NHS Foundation Trust, eine Studie im Selly Oak Hospital in Birmingham. Diese Studie fand in einer allgemeinen medizinischen Abteilung statt, die sowohl mit Kupfer- als auch mit Standardkomponenten ausgestattet war. Ziel war es, zu zeigen, dass Kupfer in der Lage war, als Teil der Maßnahmen zur Infektionsprävention die Umgebungskontamination zu verringern und das Ergebnis für die Patienten zu verbessern.Die ersten Ergebnisse aus dieser Studie nach der Probennahme auf drei Produkten - Wasserhähne, Stoßplatten und Toilettensitze - wurden im Oktober 2008 bei der Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (ICAAC) in Washington vorgestellt. Sie zeigten, dass Oberflächen aus kupferhaltigen Materialien eine Vielzahl von potenziell gefährlichen Mikroorganismen inhibieren und damit die Zahl dieser Organismen, mit denen Patienten, Besucher und Personal in Kontakt kommen können, erheblich senken. Die Daten, die aus den zehnwöchigen Probennahmen dieser drei Produkte gewonnen wurden, waren eindeutig: Auf Kupfergegenständen waren 90-100 % weniger Mikroorganismen gefunden worden als auf den gleichen Gegenständen aus Standardmaterialien (verchromtes Messing, Aluminium und Kunststoff)[6].

Die Kupferprodukte, die für die klinische Studie installiert wurden (Türbeschläge, Badezimmerarmaturen, Servierwagen und schwenkbare Betttische), unterlagen alle den NHS-Standardreinigungsprotokollen und ‑formulierungen, einschließlich der Reinigung von Toiletten und der Entfernung von Körperflüssigkeiten. 24-36 Monate nach der Installation war nur eine leichte Oberflächenoxidation festzu-stellen. Mit ihren Kupfer-, Gold- und Bronzefarben unterschieden sich die Kupferkomponenten erheblich von den Standardkomponenten, wurden von Personal, Patienten und Besuchern aber größtenteils akzeptiert. Die zweite Phase der Studie umfasste die Probennahme auf allen Kupfer- und Kontrolloberflächen über einen Zeitraum von sechs Monaten, um weitere Daten zu erhalten. Die Ergebnisse stützten die früheren Erkenntnisse und zeigten eine geringere Kontamination auf den Kupferoberflächen im Vergleich zu den Kontrolloberflächen. Der Bericht über die zweite Phase der klinischen Studie am UHB Selly Oak Hospital befindet sich zurzeit im Druck [7].


Chile - Hospital del Cobre

In Chile werden jedes Jahr 70.000 nosokomiale Infektionen gemeldet, von denen die meisten auf allgemeine Krankenhaus-Pathogene wie S. aureus, P. aeruginosa und A. baumannii zurückgehen. Der Klinikversuch fand auf der Intensivstation des Hospital del Cobre, Calama, in einer extrem trockenen Halbwüstenregion Chiles statt. Es wurden verschiedene herkömmliche und in Krankenzimmern übliche Ausstattungsgegenstände durch entsprechende Produkte aus Kupferwerkstoffen ersetzt. Die Untersuchungen liefen über einen Zeitraum von 30 Wochen und schlossen je 90 Krankenzimmer mit einer Luftfeuchte von 7,2 bis 19,7 % ein. Auch hier konnte nachgewiesen werden, dass auf den Gegenständen aus Kupferlegierungen die Keimzahlen um bis zu 92 % reduziert werden konnten. Die durchschnittliche Keimzahl in den Intensiv-Krankenzimmern mit Kupferwerkstoffen lag bei 1.851 KbE/100 cm², während die Zimmer mit der üblichen Ausstattung Keimzahlen von rund 11.620 KbE/100 cm² aufwiesen. Gram-negative Keime wurden durch den Einsatz von Kupfer um 74 bis 100 % reduziert.


 

Finnland - Pflegeheim

Bei einer Studie, die zusammen mit der Abteilung für öffentliche Gesundheit der Universität Helsinki in einem Pflegeheim durchgeführt wurde, wurde die Kontamination auf Kupfergegenständen mit der Kontamination auf Standardgegenständen in Patientenzimmern, Badezimmern und Gemeinschaftsbereichen verglichen. Zu den installierten Kupferkomponenten gehörten Servierwagen, Türgriffe, Haltegriffe, Handläufe, Duschabläufe und Drucktasten. Die ersten Ergebnisse zeigen eine stärkere Kontamination auf Nicht-Kupferkomponenten, während Fäkal- und Urinbakterien (Staphylococcus aureus, E. coli und Candida albicans) nur auf Komponenten aus Edelstahl, Kunststoff und Chrom gefunden wurden. Auf Oberflächen aus Kupfer und Kupferlegierungen waren nur gram-positive Bazillen und Kokken sowie normale Umgebungs- und Hautflora vorhanden.


 

 

 

 

 

Kupfer und Kupferlegierungen sind Werkstoffe, die langlebig, farbig und recyclingfähig sind, und in einer Vielzahl von Produktformen, die sich für eine Reihe von Fertigungszwecken eignen, weit verbreitet sind. Kupfer und seine Legierungen bieten zahlreiche Möglichkeiten für Designer funktionale, nachhaltige und kostengünstige Produkte herzustellen.

Einige spezifische Kupferlegierungen haben intrinsische antimikrobielle Eigenschaften (so genanntes "Antimicrobial Copper"). Produkte aus diesen Materialien haben einen zusätzlichen, sekundären Vorteil, einen Beitrag zum hygienischem Design zu leisten. Produkte aus Antimicrobial Copper sind eine Ergänzung und niemals ein Ersatz für herkömmliche Standardhygienemaßnahmen zur Infektionskontrolle. Es ist wichtig, dass die üblichen Hygienepraktiken fortgesetzt werden, einschließlich derjenigen, die mit der Reinigung und Desinfektion von patientennahen Oberflächen zusammenhängen.

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