Mikronadeln gegen resistente Infektionen: Innovative Wundheilung mit Chitosan und Nanozymen

Die Behandlung infizierter Brandwunden – insbesondere, wenn antibiotikaresistente Bakterien im Spiel sind – stellen nach wie vor eine große Herausforderung in der modernen Medizin dar.
Ein Forschungsteam hat nun eine bahnbrechende Lösung vorgestellt: ein hydrogelbasiertes Mikronadel-System, das sogenannte „High-Entropy Nanozyme“ mit Chitosan kombiniert.
Diese neuartige Technologie bekämpft nicht nur resistente Keime, sondern fördert auch aktiv die Wundheilung – mit einem besonderen Fokus auf die Rolle von Chitosan als Schlüsselmaterial.
High-Entropy Nanozyme & Mikronadeln – eine neuartige Kombination
Kern der Innovation ist ein „Nanozyme“, also ein nanostrukturiertes Material mit enzymähnlicher Funktion. Die speziell entwickelten High-Entropy Nanozyme bestehen aus mehreren Metalloxiden und wirken stark antibakteriell, selbst gegen multiresistente Erreger. Eingebettet werden diese Wirkstoffe in ein feines Mikronadel-Array aus einem Hydrogel – das gezielt in die betroffene Haut eingebracht wird, vergleichbar mit Akupunktur, jedoch völlig schmerzfrei.
Infobox:
Was sind antibiotika- und multiresistente Bakterien?
Antibiotikaresistente Bakterien sind Keime, die sich so verändert haben, dass gängige Antibiotika keine Wirkung mehr zeigen. Besonders problematisch sind multiresistente Bakterien – sie sind gegen mehrere (manchmal fast alle) gängigen Antibiotika gleichzeitig resistent.
Solche Erreger können selbst harmlose Infektionen gefährlich machen, weil bewährte Therapien versagen. Die Weltgesundheitsorganisation WHO stuft multiresistente Bakterien als eine der größten globalen Gesundheitsbedrohungen ein.
Wie entstehen resistente Keime?
Die häufigsten Ursachen sind:
- Zu häufiger oder falscher Antibiotikaeinsatz
- Anwendung in der Tiermast
- Abgebrochene Therapien
- Mangelnde Hygiene im Gesundheitswesen
Einmal resistent gewordene Bakterien können ihre „Resistenzgene“ sogar auf andere Bakterien übertragen, da sich daraus ein evolutionärer Vorteil ergibt, der sich rasch verbreiten kann.
Typische multiresistente Wundinfektionserreger sind:
Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA): Besiedelt Haut/Wunden, verursacht schwere Infektionen, oft in Kliniken
Pseudomonas aeruginosa: Häufig in feuchten Wunden (z. B. Verbrennungen), resistent gegen viele Antibiotika
Acinetobacter baumannii: Überlebt lange auf Haut/Oberflächen, typisch für Wund- und Beatmungsinfektionen
Vancomycin-resistentes Enterococcus faecium (VRE): Gelangt über Wunden in den Körper, schwer behandelbar
Warum das wichtig ist:
Solche Keime verzögern die Wundheilung erheblich. Neue Strategien wie Chitosan-haltige Mikronadelsysteme können helfen, resistente Erreger lokal zu bekämpfen - ohne auf klassische Antibiotika angewiesen zu sein.
Chitosan – der biologische Baustein für Heilung
Eine Schlüsselrolle in diesem System spielt Chitosan – ein biokompatibles, natürlich abbaubares Polysaccharid, das aus dem Exoskelett von Krebstieren gewonnen wird. Seine Eigenschaften machen es ideal für medizinische Anwendungen:
Antibakteriell
Chitosan besitzt selbst keimhemmende Effekte und unterstützt so die Wirkung der Nanozyme.
Entzündungshemmend
Es reduziert lokal Entzündungsprozesse und fördert so eine schnellere Regeneration.
Förderung der Zellproliferation
Chitosan unterstützt die Bildung neuer Hautzellen – entscheidend für die Heilung großflächiger Wunden.
Hydrogelbildung
Durch seine gelbildeten Eigenschaften ermöglicht Chitosan die Herstellung weicher, flexibler Mikronadeln mit optimaler Wirkstoffabgabe.
Kurz gesagt: Chitosan ist nicht nur Trägermaterial – es ist ein aktiver Bestandteil der Therapie.
Die Auswahl des richtigen Chitosans
Im Kern des hydrogelbasierten Mikronadel-Systems kam Carboxymethyl-Chitosan (CMC) zum Einsatz – ein derivatisiertes Chitosan mit deutlich verbesserter Wasserlöslichkeit und Biokompatibilität im neutralen bis basischen Milieu.
Warum CMC verwendet wurde anstelle „normalem“ Chitosan? Es weist eine bessere Löslichkeit bei pH 7–8 auf, es sorgt für gleichmäßigere Hydrogel-Mischungen und es besitzt eine starke blutstillende und entzündungshemmende Wirkung, was zugleich die Wundheilung fördert. Da es ein flexibles Hydrogel bilden kann, ist es perfekt geeignet für Mikronadel-Anwendungen.
Hier ein Überblick basierend auf Studien (z. B. Gorantla et al. & Chen et al.):
Chitosan-Typ | Einsatzbereich | Konzentration |
CMC (Carboxymethyl-Chitosan) | Hydrogels für Brandwunden, Injektionen | ca. 6 % w/v mit 2–6 % zusammen mit HA-DA |
Reines Chitosan + PVP (2 %:11 %) | Hydrogel-Mikronadeln (z. B. Centella asiatica) | 2 % Chitosan + 11 % PVP |
Reines Chitosan (3 % w/v) | Mechanisch stabile Mikronadeln | 3 % in 1 % Essigsäurelösung |
„Normales“ Chitosan eignet sich hervorragend für mechanisch robuste Nadeln, während CMC bei Hydrogel-Anwendungen mit hoher Löslichkeit und Selbstoraleigenschaften punkten kann.
Therapie mit Zukunft – auch ohne Antibiotika
Die Mikronadelpflaster setzen auf eine duale Wirkung: Sie eliminieren Bakterien effektiv, ohne klassische Antibiotika einzusetzen, und sie regulieren gleichzeitig die Immunantwort der Haut. Damit wird nicht nur das Infektionsrisiko reduziert – auch die Narbenbildung und Heilungsdauer werden verbessert.
Die Kombination aus Nano-Technologie, Chitosan und bioinspiriertem Mikronadel-Design eröffnet einen völlig neuen Weg in der Wundversorgung – effizient, nachhaltig und besonders relevant in Zeiten zunehmender Antibiotikaresistenzen.
Fazit
Diese Entwicklung zeigt eindrucksvoll, wie moderne Materialwissenschaft und Naturstoffe wie Chitosan gemeinsam zur Lösung komplexer medizinischer Probleme beitragen können. Die Zukunft der Wundheilung ist minimalinvasiv, biologisch intelligent – und möglicherweise chitosanbasiert.
Und falls Sie sich nun immer noch unsicher sind, welches Chitosan das richtige für Ihre Anwendung ist, schauen sie gern in unserem Shop vorbei oder Kontaktieren uns direkt über E-Mail oder Telefon.
Hu et al. (2025): High-Entropy Nanozyme‑Driven ‘Chinese Acupuncture’ Hydrogel Microneedles for Combined Therapy of Infected Scalds.
Jayakumar et al. (2011) – Biomaterials based on chitin and chitosan in wound dressing applications, Biotechnology Advances 29.
Mei-Chin Chen et al. (2012): Chitosan microneedle patches for sustained transdermal delivery of macromolecules, Biomacromolecules 2012.
Srividya Gorantla et al. (2021): Chitosan-based microneedles as a potential platform for drug delivery through the skin: Trends and regulatory aspects, Int J Biol Macromol.
Gorantla et al. (2021) – Chitosan-based microneedles as a potential platform for drug delivery through the skin: Trends and regulatory aspects, International Journal of Biological Macromolecules.
Mei‑Chin Chen et al. (2012) – Chitosan microneedle patches for sustained transdermal delivery of macromolecules, Biomacromolecules.