Das Ferdinand-Braun-Institut hat Fern-UVC-LEDs entwickelt, die auf dem Mikro-LED-Konzept basieren und internationale Rekordwerte erzielen. Diese Innovation ebnet den Weg für kompakte, fasergekoppelte medizinische Strahler, die in der Lage sind, Krankheitserreger selbst in Körperöffnungen unschädlich zu machen.
Angesichts der wachsenden Bedrohung durch multiresistente Erreger (MRE), die in Deutschland jährlich zu Hunderttausenden von Infektionen und Tausenden von Todesfällen führen, sind alternative Behandlungsstrategien dringend erforderlich. Hier bieten die neuen Fern-UVC-LEDs des FBH eine vielversprechende Lösung. Ihr entscheidender Vorteil liegt in der Wellenlänge unter 235 Nanometern. Bei diesen Wellenlängen dringt das UV-Licht nicht in die lebenden Hautschichten ein, was Schäden im Vergleich zu herkömmlichem UV-Licht minimiert.
Diese Technologie ermöglicht es, schädliche Mikroorganismen und insbesondere MRE effektiv abzutöten (Eradizierung), ohne die Entwicklung von Resistenzen zu fördern – ein entscheidender Vorteil gegenüber Antibiotika. Die Forschung des Ferdinand-Braun-Instituts könnte somit einen signifikanten Beitrag zur Bekämpfung von Krankenhausinfektionen und zur Verbesserung der Patientensicherheit leisten.
Dr. Sven Einfeldt, Laborleiter am FBH, der über langjährige Erfahrung bei der Entwicklung von UVC-LEDs für medizinische Anwendungen verfügt, erklärt: „Bei diesen sehr kurzwelligen LEDs konnten wir internationale Rekordwerte bei Effizienz und Leistung demonstrieren – ein echter Durchbruch. Zusammen mit Partnern wollen wir nun mit einem Prototyp den Schritt vom Labor in die Anwendung gehen.“ Das Institut hat bereits erfolgreich 233 nm UVC-LEDs entwickelt und damit Flächenstrahler aufgebaut, mit denen menschliche Haut bestrahlt wurde. Das Wirkprinzip und dass die Haut nicht nachhaltig geschädigt wird, konnten umfangreiche Untersuchungen im Rahmen zweier BMFTR- geförderter Projekte an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und Universitätsmedizin Greifswald belegen.
Vision Nasen-Rachen-Strahler – um Erreger an Ort und Stelle zu bekämpfen
Diese Strahler erreichen allerdings bislang lediglich betroffene Stellen auf der Außenhaut. Daher ging die Vision der Mediziner schon bei den damaligen Tests weiter. „Ideal wären kleine LED-Strahler mit etwa einem Milliwatt Leistung, die wir direkt in die Nase oder den Rachenraum einführen können“, so die Überlegungen von Prof. Dr. Martina Meinke, Leiterin des Zentrums für Hautphysiologie an der Klinik für Dermatologie, Venerologie und Allergologie der Charité. „Damit könnten wir MRE in ihren Rückzugsorten unschädlich machen, die bisher schwer zu erreichen sind. Nach desinfizierenden Ganzkörperwaschungen mit speziellen Waschlotionen und Mundspülungen könnte beispielsweise eine komplette MRSA-Sanierung erreicht werden.“
Die Vision eines Nasen-Rachen-Endoskops zur Keimreduktion ist dank Fortschritten am Ferdinand-Braun-Institut (FBH) keine ferne Zukunft mehr. Das FBH hat seine Fern-UVC-LEDs so optimiert, dass sie die nötigen Ausgangsleistungen erbringen. Integriert in ein Endoskop, ermöglichen sie nun effektive Bestrahlungszeiten von etwa fünf Minuten ohne signifikante Wärmeentwicklung. Dies ist ein entscheidender Schritt zur Bekämpfung von Krankheitserregern in Körperöffnungen.
235 nm UVC-LEDs mit internationalen Rekordwerten – für Medizin und Sensorik
Fern-UVC-LEDs auf Basis von Aluminium-Galliumnitrid (AlGaN) sind technologisch komplex und ihre kommerzielle Leistung war bisher begrenzt. Doch am Ferdinand-Braun-Institut (FBH) ist Forschenden um Dr. Jens Raß nun ein Durchbruch gelungen: Erstmals wurde die wichtige Schwelle von 1 Milliwatt (mW) Fern-UVC-Licht im Dauerbetrieb (CW) aus einer Glasfaser überschritten – ein internationaler Rekordwert.
Dieser Erfolg, kürzlich auf einer Konferenz vorgestellt, öffnet die Tür für innovative Anwendungen in der Antiseptik und Sensorik. Ermöglicht wurde dies durch 235 nm UV-Mikro-LEDs, die in einer dichten Matrix angeordnet sind. Diese Anordnung erlaubt es, eine fünfmal höhere Lichtmenge im Vergleich zu konventionellen Fern-UVC-LEDs in Glasfasern einzukoppeln. Die Mikro-LEDs selbst sind mit rund 1,5 Mikrometern Durchmesser extrem kompakt; bis zu 125.000 davon passen auf einen Quadratmillimeter Chipfläche.
Der kompakte Aufbau und die hohe Leistung der fasergekoppelten Lichtquellen sind ideal für die Eradizierung multiresistenter Keime und die Desinfektion in Körperöffnungen. Die Vision eines präzisen Strahlers zur Desinfektion im Nasen-Rachenraum rückt damit in greifbare Nähe und bietet neue Hoffnung im Kampf gegen Krankenhauskeime.
Quelle
Ferdinand-Braun-Institut gGmbH Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (07/2025)
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