21.04.2021 • Medizinphysik

Können blaue LEDs die Hygiene in Kliniken und öffentlichen Gebäuden verbessern?

GMBU- und Purion-Forscher evaluieren Wirksamkeit im Vergleich zu chemischen Methoden.

Desinfektionsverfahren sind aufgrund der wachsenden Besorgnis über Krankheiten, die durch Mikroorganismen verursacht werden, und dem anhaltenden Problem der im Gesundheitswesen erworbenen Infektionen von besonderem Interesse. Zusätzlich ist aufgrund der Zunahme von antibiotikaresistenten Bakterien die Untersuchung neuartiger nicht-antibiotischer Ansätze zur Prävention von Infektionskrankheiten hochaktuell geworden. Die Blaulichtdesinfektion ist ein solcher Ansatz und Leuchtdioden (LEDs) mit einem Emissionsmaximum im Bereich der 405-nm-Wellenlänge stellen hierfür eine attraktive Lichtquelle dar.

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Der hohe Steckdosenwirkungsgrad und die geringen Kosten der Dioden, ihre additivfreie antimikrobielle Wirkung und die gute Verträglichkeit des blauen Lichts ermöglichen bezahlbare und sichere Desinfektionssysteme. Mit einer Dosis von 500 J cm^-2 bei 405 nm werden fast alle Bakterienarten außer Sporen um drei bis vier log_^-10 Stufen reduziert. Darüber hinaus inaktiviert das blaue Licht sowohl planktonische Zellen als auch Bioﬁlme wichtiger nosokomialer Erreger, wodurch die Entwicklung von Resistenzen sehr unwahrscheinlich ist.

Siphons von Waschbecken in Krankenhäusern sind relevante Quellen für Krankheitserreger und Infektionen. Sie enthalten 10⁶ bis 10¹⁰ KBE an Bakterien pro Milliliter. Nährstoffe im Sperrwasser und Temperaturen zwischen 20 °C und 40 °C bieten ideale Bedingungen für die Vermehrung der Bakterien. Schlimmer noch: Beim Ablassen des Wassers geben die Siphons die Mikroben in Form von Aerosolen an die Umgebungsluft ab. Durch den Einsatz von blauen LEDs kann eine deutliche Reduzierung der Keimbelastung des Siphons bei geringen Betriebskosten erreicht werden.

Handläufe in Kliniken, medizinischen Einrichtungen, öffentlichen Gebäuden etc. sind häufig berührte Flächen, die auch unter hygienischen Gesichtspunkten besondere Aufmerksamkeit erfordern. Antimikrobielle Handläufe mit Blaulicht ermöglichen eine permanente Desinfektion, ohne dass das Reinigungspersonal tätig werden muss. Diese Methode verhindert menschliche Fehler wie die Verwendung falscher Desinfektionsmittel oder das Überspringen von Desinfektionsintervallen. Die selbstdesinfizierenden Handläufe nutzen die geringe Größe der LEDs, um ein Beleuchtungskonzept namens LED-Kantenbeleuchtung zu ermöglichen. Bei dieser Technologie wird die Strahlung über die Kanten in eine Acrylglasstruktur eingespeist. In das Glas eingearbeitete Streupartikel führen zu einer Ausleuchtung der gesamten Struktur und einer flächigen Lichtabgabe. Diese wettbewerbsfähige Lösung kann die hygienische Sicherheit von Oberflächen auf kostengünstige Weise verbessern.

Seit den bahnbrechenden Studien von Ignaz Semmelweis Mitte des 18. Jahrhunderts in Wien ist bekannt, dass im Krankenhaus erworbene Krankheiten über die Hände von Pflegepersonal und Ärzten übertragen werden. Um das Potenzial von blauem Licht zur Verbesserung der Händehygiene zu untersuchen, wurde ein Bestrahlungsgerät entwickelt. Das System ist bestenfalls in der Lage, innerhalb einer Minute eine 0,5-log_-10-Reduktion von Keimen zu erreichen. Alkoholische Einreibemittel sind wesentlich effektiver und erreichen eine 4-log₁₀ Reduktion von Bakterien innerhalb von sechzig Sekunden. Um die gleiche 4-log₁₀-Reduktion von Keimen auf den Händen durch blaues Licht zu erreichen, wäre eine Einwirkzeit von mindestens zwanzig Minuten notwendig. Diese begrenzte Desinfektionsgeschwindigkeit ist ein wesentlicher Nachteil des blauen Lichts. Es eignet sich daher nicht als alleinige Desinfektionsmaßnahme in Anwendungen, die eine schnelle 4-log₁₀ Desinfektion innerhalb weniger Minuten erfordern.

GMBU / RK