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Antimikrobielle_Kupferlegierungen_Endfassung050510.pdf

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Informationsbroschüre "Antimikrobielle Kupferlegierungen- Neue Lösung für Gesundheit und Hygiene …

Informationsbroschüre "Antimikrobielle Kupferlegierungen- Neue Lösung für Gesundheit und Hygiene
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  • 1. AntimikrobielleKupferlegierungen –Neue Lösungen fürGesundheit und Hygiene
  • 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 17Herausgeber: Bildnachweis: Alle Rechte, auch die des auszugsweisenDeutsches Kupferinstitut, Berker GmbH & Co. KG, Schalksmühle Nachdrucks und der fotomechanischen oder 5. Ausblick und Zusammenfassung 21Düsseldorf, 2010 Copper Development Association, London elektronischen Wiedergabe, vorbehalten. dws Werbeagentur GmbH, DuisburgLayout und Umsetzung: HEYER MEDICAL AG, Bad Emsdws Werbeagentur GmbH, ICA (International Copper Association), New York Literatur 22Duisburg Wellcome Images, London Wilhelm May GmbH, VelbertDruck: www.antimicrobialcopper.comdruckpartnerDruck- 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 MRSAInfektionen gehen meistens auf das gleichartige Bakterien derselben und In Deutschland wird sich der Anteil 3.1 Einführungerfolgreiche 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 Staphylococcusschwächtem Immunsystem zurück. Sie und Gattungen weitergereicht werden. im Jahre 2050 steigern. Dies ist nicht aureus (S. aureus), inklusive seinerlassen sich daher auch oder gerade in Auf diese Weise entstehen auch multi- zuletzt deshalb bedeutsam, weil vor gegen das Antibiotikum MethicillinEinrichtungen der Klinik- und Pfle- resistente Varianten – ein Prozess, allem diese Altersgruppe verstärkt unempfindlichen Varianten (MRSA), istgewelt nicht vermeiden. Solche erst der durch die oftmals zu schnelle, zu medizinische Betreuung und Pflege einer der häufigsten Erreger innerhalbim Krankenhaus erworbenen (noso- wenig hoch dosierte oder vorzeitig benötigen wird. Waren im Jahre 2005 und außerhalb des Krankenhauses undkomialen) 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 gewinntimmer mit dem persönlichen Schicksal Einsatz in der Tiermedizin beschleunigt bis zum Jahre 2030 auf rund 3 Millio- der Keim bei einem geschwächtender Patienten verknüpft. Nicht zuletzt wird. Als direkte Konsequenz können nen steigern und damit rund 4 % der Immunsystem bzw. einer allgemeinendeshalb konnten mit der Entwicklung Infektionen oftmals nur noch mit Gesamtbevölkerung betreffen [2]. Schwächung insbesondere bei älterenund Weiterentwicklung von Antibiotika erheblichem Aufwand – teilweise gar Menschen.zunächst enorme Erfolge bei der Be- nicht mehr – vermieden oder erfolgreich 2.3 Auswirkungenkämpfung solcher Infektionen verbucht behandelt werden. Mit der Problematik resistenter Keimewerden. 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 Verbreitungdas Blatt gewendet. Als Hauptursache Pflegestrukturen. Im Zusammenhang ist MRSA eine wesentliche Ursachefür das nach wie vor hohe Infektions- mit der weiterhin steigenden Lebens- von nosokomialen Infektionen, aberaufkommen mit Folgeerkrankungen in erwartung ist es erforderlich, die auch Infektionen außerhalb desKliniken und Pflegeheimen wird heute Anstrengungen in den Bereichen der Krankenhausbereichs. Man sprichtdas Zusammentreffen zweier Phäno- gesundheitlichen Prävention und der in diesem Zusammenhang dann vonmene 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 werdenund 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 dieeine drastische Zunahme Antibiotika- heitsförderung die gleiche Bedeutung Prävalenz von MRSA-Erkrankungen inresistenter Krankheitserreger. beigemessen werden wie den kurati- erschreckendem Maße gestiegen: SeitKlassische 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 beträchtlichenDiese Konstellation erfordert die Neu- insbesondere die zunehmende Alte- Zunahme, die allein in den USA vonbewertung 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 immaßnahmen. 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 Surveillance2.1 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 derdie 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 dieverursachen, 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 dieDie 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 Operierenbiochemischen Umwelt beruht auf dem langfristigen Anpassungsstrategien und Mediziner fortlaufend mit den Antimicrobial Resistance Surveillance Bei den Mittelmeer-Anrainerstaaten, nach § 23 des Infektionsschutzgesetzeshohen 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 AufzeichnungNeu 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 multiresistentereine 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 Datenerfassung6 | 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 Kontaktflächen8 | 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 Kontaktübertragungdurch eine Besiedlung mit MRSA gehört weit umgesetzt wird. In Japan ist eine bzw. der Standardhygiene bewährt, die unterbrechen. Diese Eigenschaft gehtauch eine aktuelle oder zurücklie- MRSA-Überwachung lediglich in großen von allen Angehörigen des medizini- auch im Falle nutzungsbedingtergende systemische, also den ganzen Allgemein- und Universitätskliniken schen Personals bei jedem Patienten Beschädigungen der Oberfläche nichtKörper 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 verwendetender vorwiegend hochempfindlichen ausreichende Händedesinfektion. anderen metallischen oder nichtme-Normalflora des Körpers wird – als tallischen Werkstoffen als bevorzugteunbeabsichtigter 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 sindnicht mehr ausreichend konkurrieren. ren. Basierend auf den aggressiven Oberflächen als eine unverzichtbare Übertragung von pathogenen (krank- häufig Oberflächen in der direktenDadurch 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 Interieurwerden, einen Überlebensvorteil und das Robert-Koch-Institut bereits 2005 in erforderlichem Maße – also mehr- eine verstärkte Flächenhygiene nicht stellen auch einige Medizinproduktekönnen 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 häufigdeshalb ist es wichtig, eine konse- linien, die dann auch landesweit entwickelt, die der Eindämmung von kommt, dass viele Desinfektionsmittel sind neue, innovative Lösungswegequente 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 äußerlichekenpflege 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 Einsatz3.3 Bisherige eine Leitlinie der British Society for lierten Einsatz von Antibiotika auch das bei häufig berührten Oberflächen zu antimikrobieller Materialien an, die fürPräventionsmaßnahmen Antimicrobial Chemotherapy veröf- konsequente Eingangsscreening aller sogenannten Neukontaminationen hochfrequentierte KontaktoberflächenSo unterschiedlich wie die Prävalenz fentlicht worden, die jedoch keinerlei Risiko-Patienten bei Krankenhausauf- auch mit infektiösen Erregern. Dies verwendet werden und damit einevon MRSA zwischen den einzelnen Län- verpflichtenden Charakter hat. Als nahme sowie deren Kontaktisolierung wiederum bedeutet, dass kritische zusätzliche Barriere gegen nosokomialedern und die Verbreitung innerhalb der effektive Maßnahme zur Prävention bis zum MRSA-Negativnachweis. Sie Gegenstände sowie die Hände des Infektionen wie MRSA darstelleneinzelnen Länder ist, so unterschied- der Übertragung nosokomialer Infek- basiert auf der „Richtlinie für Kranken- Personals bei Berührung mit dem können. Auf den aktuellen Stand derlich 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 Vergangenheitdar, 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 wurdeteren gelten Waschräume, Toiletten tere Einsatzbereiche für antimikrobielle In der Medizingeschichte hat die Kupfer-Formen nie aus den Augen ver- diese kupfertypische Eigenschaft alsund 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 massiventuren, 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 zwanzigstenHandys, die im normalen Klinikalltag Insbesondere durch den zunehmenden Kostenaspekten eine akzeptable wasser oder Wunden zu desinfizieren. Jahrhundert in Vergessenheit undfortlaufend 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, empfahlgenstände wie Stethoskope, Katheter ein nicht zu unterschätzendes Gefähr- darstellen. z. B. Kupfer für die Behandlung von Die Geschwindigkeit der Keim-Inaktivierung durch massives Rein-Kupferoder invasiv-chirurgische Instrumen- dungspotenzial durch die Verbreitung Beingeschwüren in Verbindung mit reicht von einer Minute (Start-Bakteriendichte: 1.000.000 - 1.000.000.000tarien 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 derRollwagen, Stethoskop, Inhalationsgerät, Haltegriff, Sanitärarmatur, Lichtschalter, Steckdose, Kugelschreiber12 | 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: 7-7,24.4.1 Laborstudien werden (d. h. für Kupfer 1 h, für die Vorinkubation der Bakterien 35 °C für 16 bis 24 StundenIn Untersuchungen, welche am Hygiene- Legierungen je 15 min, 30 min, 1 h, 2 h, Testinokulum 2,5 bis 10 x 105 Zellen/mlinstitut 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 TestinokulumsAuftrag des Deutschen Kupferinstitutes Getestet wurde mit Staphylococcus * Bedeckung mit Filmdurchgeführt worden sind, wurden aureus ATCC 6538, einem nicht resis- * 35 °CKupfer 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, sondernGrafik 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, Legionellain 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 piloryWirksamkeit fester Materialien. Hierbei Anforderungen einer Desinfektions- natürlichem Raumklima (Temperatur bereits mehrere tausend Keime (ein und selbst Viren wie z. B. Influenzawerden 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 bisAblauf 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 gutedauer von 24 Stunden vor, da das vorgenommenen Untersuchungen überlebende Organismen untersucht Effizienz zu erzielen. Dabei beziehtVerfahren 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 1.4305Grafik 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 °CUntersucht 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, Japanin 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 Kitasatokrobielle 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 intensivflächen 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 undGrundlage 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 aeruginosavon 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 Laboruntersuchungenbestimmte Kupferlegierungen gegen suchungen der britischen Universität Temperatur (> 35 Grad) – wie im JIS- Krankenhausversuche oder sind in Keime wurde erheblich vermindert. wurde bereits 2005 ein Klinikversuchalle fünf getesteten Bakterienstämme Southampton. Verfahren vorgeschrieben – noch eine Planung. Auf den mit Kupferklinken ausge- durchgeführt, bei dem ausgewähltewirksam 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 MinutenGrafik 3: Laborbefunde mit einem neuen „trockenen“ Testverfahren, entwickelt an den Universitäten Halle und Nebraska. Überlebensrate desa) 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 undanderen 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 0Tabelle 1: Krankenhausversuch am Selly Oak Klinikum in Birmingham, UK: Vergleich der 100KbE-Reduktion zwischen Kupfer und Edelstahloberflächen 10Selly Oak Copper Clinical Trial, derung der Infektionsraten durch denGroßbritannien Einsatz von Kupfer festzustellen, sind 1Im Selly Oak Hospital in Birmingham weitere Versuche nötig [9].wird die Fähigkeit von Kupfer unter- 0sucht, Kontaminationen im Kranken- Verschiedene Klinikversuche, USA Gesamte Keimzahl Staphylokokken MRSA Gram negativ VREhausumfeld zu reduzieren. Der Versuch In den Vereinigten Staaten läuft einläuft auf einer Allgemeinstation, die durch das US-Verteidigungsministerium · Bett · Stuhl · Tischwagen · Schwestern-Rufknopf · Datenerfassungsgerät · Infusionsständersowohl mit Kupfer als auch mit Stan- initiiertes groß angelegtes Forschungs-dardkomponenten ausgestattet ist. Seit projekt auf den Intensivstationen von2007 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 kontaminiertecker, 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 Kupfertauscht 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 cm²Keimen mit Produkten aus handels- 70 und 99,99 % Kupfer) ersetzt. In auch MRSA und VRE gefunden wurde, aufwiesen. Gram negative Keimeüblichen Werkstoffen verglichen. In einer ersten neunwöchigen Bepro- Staphylococcus aureus waren auf den in Kupfer ausgeführtender ersten Versuchsphase konzentrierte bungsphase wurden diese Objekte Gegenständen diese Keime gar nichtman sich dabei auf Armaturen, Tür- und die entsprechend herkömmlichen ohne Kupferausstattung gegenüber nachweisbar. KbE/100 cm²drücker und Toilettensitze. Die Probe- Einrichtungsgegenstände auf ihre 3.301 KbE/100 cm² in Räumen mit Kup- 10.000nahme fand einmal pro Woche über Keimbesiedlung untersucht [10]. Dabei ferausstattung). Eine Verringerung der Hospital del Cobre, Chilezwei 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 1.000kupferhaltigen Produkten im Vergleich Intensivstationen um rund 87 % redu- knöpfen (- 90 %) und den Infusions- Halbwüstenregion Chiles statt. Eszur 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 KupferwerkstoffenTabelle 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 aureusoberflächen. 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
  • 12. Literatur Verlagsprogramm• [1] GSF-Forschungszentrum: Weiterführende Literatur Infections on Surgical Wards in a Dutch Dach und Wand Bronze – unverzichtbarer Werkstoff Kupfer – der Nachhaltigkeit verpflichtet der Moderne .......... Gestresste Bakterien – zu viel Anti- University Hospital. Infect Control Dachdeckung und Außenwandbekleidung mit Kupfer; Bestell-Nr. i. 30 Doorknobs: a source of nosocomial infection? biotika in der Umwelt. Mensch und • A. Vessey, M. Tur: Reducing the Risk Hospital Edidemiol 24: 584-590, 2003 .......... Verarbeitung Umwelt, Heft 2, 2006 of Healthcare Associated Infections. • F. Kipp, A. W. Friedrich, K. Becker, Kupfer-Zink-Legierungen für die Herstellung Spezielle Themen Ausschreibungsunterlagen für Klempner-• [2] Bundesinstitut für Bevölkerungs- Copper Development Association, C. v. Eiff, C.v.: Bedrohliche Zunahme arbeiten an Dach und Fassade (download) von Gesenkschmiedestücken; Kupferwerkstoffe im Kraftfahrzeugbau; .......... Bestell-Nr. s. 194 Bestell-Nr. s. 160 forschung (Hrsg.): Bevölkerung, 2008 Publication 196, 2009 Methicillin resistenter Staphylococcus .......... .......... Blau-Lila-Färbungen an Kupferbauteilen• [3] Hospital, 2-2009, S. 18. Hrsg.: • I. Kappstein: Infektionsrisiko durch aureus-Stämme: (download) Kleben von Kupfer und Kupferlegierungen; Die Korrosionsbeständigkeit metallischer Auto- European Association of Hospital die Umgebung des Patienten? Strategien zur Kontrolle und Prä- Bestell-Nr. i. 7 mobilbremsleitungen - Mängelhäufigkeit in Sanitärinstallation .......... Deutschland und Schweden; Bestell-Nr. s. 161 Managers, Brüssel Krankenhaushygiene up2date 3, 2008, vention in Deutschland. Deutsches Schweißen von Kupfer und Kupferlegierungen; .......... Kupfer in Regenwassernutzungsanlagen;• [4] R. Schulze Röbbecke: Isolierung S. 233ff Ärzteblatt 101, Ausgabe 28-2, Bestell-Nr. s. 174 Bestell-Nr. i. 12 Ammoniakanlagen und Kupfer-Werkstoffe?; .......... .......... Bestell-Nr. s. 210 infektiöser Patienten – auf die • I. Kappstein: Prävention von MRSA- Seite A-2045 / B-1708 / C-1640, 2004 .......... Kupferwerkstoffe in der Trinkwasser- Trennen und Verbinden von Kupfer und Übertragungswege kommt es an. Übertragungen. Krankenhaushygiene • G. B. Orsi, L. D. Stefano, N. Noah: Kupferlegierungen; Bestell-Nr. i. 16 Kupferwerkstoffe in Ammoniakkälteanlagen; anwendung – den Anforderungen an die .......... Krankenhaushygiene up2date 1, up2date 1, 2006, S. 9ff Hospital-Acquired Laboratory- Zukunft angepasst; Bestell-Nr. s. 196 Bestell-Nr. s. 211 .......... Richtwerte für die spanende Bearbeitung von .......... 2006, S. 97ff • C. Weber: Management des methicil- confirmed bloodstream infections: Metallene Werkstoffe in der Trinkwasser- Kupfer und Kupferlegierungen; Bestell-Nr. i. 18 Kupferrohre in der Kälte-Klimatechnik, für• [5] K. Ockenfeld, A. Klassert: Anwen- linresistenten Staphylococcus aureus: Increased Hospital Stay and Direct .......... technische und medizinische Gase; Installation; Bestell-Nr. i. 156 dungen massiver Kupferlegierungen Mythen, Fakten und Auswirkung auf Costs. Infect Control Hosp Epidem 23: .......... Chemische Färbungen von Kupfer und Kupfer- Bestell-Nr. i. 164 in der Krankenhaushygiene. METALL, die klinische Praxis. Krankenhaushy- 190-197, 2002 Die fachgerechte Kupferrohrinstallation; legierungen (download) DKI-Fachbücher 61. Jahrgang, 11/2007, S. 548ff giene up2date 5, 2009, S. 169ff • European Antimicrobial Resistance Bestell-Nr. i. 158 Elektrotechnik .......... Kupfer in der Landwirtschaft• [6] H.T. Michels, J.O.Noyce, • C. Geffers: Effektivität antimikro- Surveillance System: EARSS Annual Optimale Auswahl und Betriebsweise von .......... Die fachgerechte Installation von thermischen C.W.Keevil: Effects on temperature biell ausgestatteter Medizinpro- Report 2005. 147 pp. Solaranlagen; Bestell-Nr. i. 160 Vorschaltgeräten für Leuchtstofflampen; Kupfer im Hochbau, EUR 10,00 * Bestell-Nr. s. 180 .......... and humidity on the efficacy of dukte. Krankenhaushygiene • R. Alexy: Antibiotika in der aqua- Werkstoffe .......... Planungsleitfaden Kupfer – Messing – Bronze, methicillin-resistant Staphylococcus up2date 3, 2008, S. 361ff tischen Umwelt: Eintrag, Elimination Schwermetall-Schleuder- und Strangguss - Verteilstransformatoren; Bestell-Nr. s. 182 EUR 10,00 * .......... .......... aureus challenged antimicrobial ma- • J. H. Breasted: The Edwin Smith und Wirkung auf Bakterien. technische und wirtschaftliche Möglichkeiten; Bestell-Nr. s. 165 Energiesparen mit Spartransformatoren; Architektur und Solarthermie, Dokumentation terials containing silver and copper. Surgical Papyrus. The University of Dissertation. Albert-Universität .......... Bestell-Nr. s. 183 zum Architekturpreis, EUR 10,00 The Society for Applied Microbiology, Chicago Press, Chicago, 1930 Freiburg, 2003 .......... Zeitstandeigenschaften und Bemessungs- CD-ROM des Deutschen Kupferinstituts Letters in Applied Microbiology 49, • H. H. A. Dollwet, J. R. J. Sorenson: • Robert Koch Institut: Epidemiolo- kennwerte von Kupfer und Kupferlegierungen Wechselwirkungen von Blindstrom-Kompen- für den Apparatebau; Bestell-Nr. s. 178 sationsanlagen mit Oberschwingungen; Solares Heizen, EUR 10,00 S. 191ff Historic uses of copper compounds in gisches Bulletin Nr. 5, 2005 .......... Bestell-Nr. s. 185 ..........• [7] Christophe Espırito Santo, Nadine medicine. Trade elements in • H. T. Michels, S. A. Wilks, J. O. Noyce, .......... Neue Last in alten Netzen, EUR 10,00 Ergänzende Zeitstandversuche an .......... Taudte, Dietrich H. Nies, Gregor Grass: medicine, Vol. 2, No. 2: 80-87, 1985. C. W. Keevil: Copper Alloys for Human den beiden Apparatewerkstoffen SF-Cu und Messungen und Prüfungen an Erdungsanlagen; CuZn20AI2; Bestell-Nr. s. 191 Bestell-Nr. s. 190 Faltmuster für Falzarbeiten mit Kupfer Contribution of Copper Ion Resistance • E. W. Emmart: The Badanius Infectious Disease Control. Presented .......... .......... Muster für Ausbildungsvorlagen in der to Survival of Escherichia coli on Manuscript (Codex Barberini, Latin at Materials Sciences and Technology Einsatz CuNi10Fe1Mn plattierter Bleche Sparen mit dem Sparmotor; Bestell-Nr. s. 192 Klempnertechnik, EUR 10,00 .......... .......... Metallic Copper Surfaces. APPLIED AND 241). The Johns Hopkins Press, Conference, September 25-28, für Schiffs- und Bootskörper Use of Copper-Nickel Cladding on Ship and Bedarfsgerechte Auswahl von Werkstofftechnik – Herstellungsverfahren, ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, Baltimore, 1940 Pittsburgh, PA, Copper for the 21st Kleintransformatoren; Bestell-Nr. s. 193 EUR 10,00 Boat Hulls; Bestell-Nr. s. 201 .......... Feb. 2008, p. 977–986 • V. Hingst, A. Kramer, M. Exner: Bün- Century Symposium, 2005 .......... Kupfer spart Energie Lernprogramm• [8] André Mikolay, Susanne Huggett, delung der Expertise der hygienisch- • JIS Japanese Industrial Standard: JIS Kupfer-Nickel-Bekleidung für Offshore-Plattformen, Copper-Nickel Cladding Die fachgerechte Kupferrohr-Installation, Ladji Tikana, Gregor Grass, Jörg Braun medizinischen Fachgesellschaften Z 2801 Antimicrobial products – Test Umwelt / Gesundheit EUR 10,00 * for Offshore Structures; Bestell-Nr. s. 202 and Dietrich H. Nies: Survival of bac- zur Prävention und Kontrolle noso- for antimicrobial activity and efficacy, .......... Antibakterielle Eigenschaften von Kupfer; Bestell-Nr. s. 130 (download) Filmdienst des DKI teria on metallic copper surfaces in komialer Infektionen. 2000 Werkstoffe für Seewasser-Rohrleitungssysteme .......... Materials for Seawater Pipeline Systems; „Kupfer in unserem Leben“ a hospital trial. Applied Microbiology Zur Gründung des Verbundes ange- • Kupfer und Kupferwerkstoffe – ein Versickerung von Dachablaufwasser; Videokassette oder DVD, 20 Min., Bestell-Nr. s. 203 and Biotechnology, 2010 wandter Hygiene (VAH e.V.i.G). Hyg Beitrag zur öffentlichen Gesundheits- .......... Bestell-Nr. s. 195 EUR 10,00 .......... ..........• [9] Casey AL et al., Role of copper Med 29 Jahrgang 2004 – Heft 1(2) fürsorge, DKI, Bestell-Nr. i. 28 Kupfer-Zink-Legierungen (Messing und Son- dermessing); Bestell-Nr. i. 5 Kupfer in kommunalen Abwässern und „Fachgerechtes Verbinden von Kupferrohren“, in reducing hospital environment • Robert-Koch-Institut (Hrsg.): • J. O. Noyce, C. W. Keevil: The .......... Klärschlämmen; Bestell-Nr. s. 197 Lehrfilm, DVD, 15 Min., Schutzgebühr EUR 10,00 contamination, J Hosp Infect (2009), Gesundheitsberichterstattung des Antimicrobial Effect of Copper and Kupfer-Aluminium-Legierungen; .......... .......... doi:10.1016/j.jhin.2009.08.018 Bundes. Heft 8 – Nosokomiale Infek- Copper-based Alloys on the Methicil- Bestell-Nr. i. 6 Sachbilanz einer Ökobilanz der Kupfererzeu- „Kupfer in der Klempnertechnik“, Lehrfilm, .......... gung und -verarbeitung; Bestell-Nr. s. 198 Videokassette, 15 Min., EUR 10,00• [10] CD Salgado et al.: A Pilot Study to tionen, 2002 lin Resistant Staphylococcus aureus. .......... .......... Kupfer-Zinn-Knetlegierungen (Zinnbronzen); Determine the Effectiveness of Copper • European Centre for Disease Preven- Poster presented at the American Bestell-Nr. i. 15 Sachbilanz zur Kupfererzeugung unter Berück- in Reducing the Microbial Burden tion and Control (Hrsg.): The First Society for Microbiology,General .......... sichtigung der Endenergien; Bestell-Nr. s. 199 .......... * Sonderkonditionen für Dozenten, (MB) of objects in Rooms of Intensive European Communicable Disease Meeting, New Orleans, May 24, 2004 Kupfer-Zinn- und Kupfer-Zinn-Zink-Gusslegie- Studenten und Berufsschulen rungen (Zinnbronzen); Bestell-Nr. i. 25 Untersuchung zur Bleiabgabe der Messingle- Care Unit (ICZ) Patients, 2010 Epidemiological Report, Stockholm • R. B. Thurmann, C. P. Gerba: .......... gierung CuZn39PB3 an Trinkwasser –• [11] V. Prado et al.: Effectiveness of 2007 Molecular Mechanisms of Copper and Kupfer - Werkstoff der Menschheit Testverfahren nach British Standards BS 7766 .......... and NSF Standard 61; Bestell-Nr. s. 200 copper contact surfaces reducing the • J. P. Burke: Infection control – Silver Ion Disinfection of Bacteria and .......... Messing – Ein moderner Werkstoff mit langer microbial burden (MB) in the inten- a problem for patients safety. Viruses. CRC Critical review in Environ- Recycling von Kupferwerkstoffen; Tradition sive care unit (ICU) of Hospital del N Engl J Med 348: 651-656, 2003. mental Control, 18 (4), 295-315, 1989 .......... Bestell-Nr. i. 27 .......... Cobre, Calama, Chile. Poster presen- • T. E. Kamp-Hopmans, H. E. Blok, A. • C. Manzl, J. Enrich, H. Ebner, R. Von Messing profitieren – Drehteile im Kostenvergleich Kupfer und Kupferwerkstoffe ein Beitrag zur ted at Fifth Decennial International Troelstra, A. C. Gigengack-Baars, A. Dallinger, G. Krumschnabel: Copper- .......... öffentlichen Gesundheitsvorsorge; Conference on Healthcare-Associated J. Weersink, C. M. Vandenbrouck- induced Formation of Reactive Oxygen Messing ja – Entzinkung muss nicht sein! Bestell-Nr. i. 28 (download) .......... Infections in Atlanta, GA, 2010 Grauls, J. Verhoef, E. M. Mascini: Species. H. Sigel, Ed., Marcel Decker, (download) .......... Surveillance for Hospital-Acquired N.Y., 20, 165, 198422 | Deutsches Kupferinstitut Antimikrobielle Kupferlegierungen – Neue Lösungen für Gesundheit und Hygiene | 23
  • 13. Auskunfts- und Beratungsstellefür die Verwendung vonKupfer und KupferlegierungenAm Bonneshof 540474 DüsseldorfTelefon: 0211 47963-00Telefax: 0211 47963-10info@kupferinstitut.dewww.kupferinstitut.de