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Biofilm

Zusammensetzung und Rolle in der Wundversorgung

Biofilm und Wundversorgung

Biofilme stellen Verbände von Mikroorganismen dar, die auf Grenzflächen oder Oberflächen haften.  In der Wundheilung und Wundversorgung sind Biofilme ein hartnäckiges Problem, das in der Mehrheit der Fälle für eine verzögerte Wundheilung verantwortlich ist. Die genaue Funktionsweise des Biofilms sowie die Interaktion der Gemeinschaften von Mikroorganismen ist noch nicht vollumfänglich erforscht. Der Biofilm auf der Wunde ist zu unterscheiden vom Wundbelag, doch können beide auch gleichzeitig auftreten. 

Definition und Überblick 

Grundsätzlich können Biofilme aus unterschiedlichsten Mikroorganismen entstehen. Gemeinsam ist ihnen, dass sie als vernetzte Gemeinschaft auf Oberflächen sowie Grenzflächen haften können. Es kann sich um Gemeinschaften von Bakterien, Viren oder Pilzen handeln. Biofilme bilden sich insbesondere auf Wasseroberflächen oder auf Grenzflächen, die an eine feste Phase anschließen. Diese komplexe Gemeinschaft kann sich aus verschiedenen Arten zusammensetzen oder aus jeweils einer Art von Bakterien- oder Pilzen bestehen. In der Mehrheit aller Fälle ist ein Biofilm auf der Wunde polymikrobiell, beinhaltet also mehrere verschiedene Arten. 

Sie sind in eine Schleimschicht eingebettet. Auf diese Weise schützen sich Mikroorganismen vor Einflüssen. Bei Biofilmen am oder im Körper dient der Film dem Schutz der Organismen vor den körpereigenen Abwehrkräften. Der Biofilm verhindert also, dass das Immunsystem wirksam gegen Bakterien und andere Mikroorganismen vorgehen kann. Insofern lässt sich die Entstehung von Mikrofilmen als eine Art Überlebensstrategie der Bakterien verstehen. Evolutionär ist diese Strategie sehr alt und wird bereits bei Cyanobakterien vor etwa 2,5 Milliarden Jahren vermutet. 

Ein Biofilm auf der Wunde besteht aus einer dünneren Schleimschicht oder Matrix, die eine Einbettung für Bakterien, Pilze oder andere Mikroorganismen darstellt. Die Mikroorganismen haften an einer Grenzfläche, dem Wundgrund.

Der Biofilm und seine Entstehung

 Die Entstehung und allmähliche Bildung eines Biofilms lässt sich in mehrere Phasen einteilen. In der ersten Phase handelt es sich um eine noch reversible (umkehrbare) Anheftung an der Oberfläche. Im Allgemeinen sind die beteiligten Bioorganismen frei schwebend (planktonisch). Bestimmte Fälle führen dazu, dass sie sich an Oberflächen anhaften, um im weiteren Verlauf einen Biofilm zu bilden. Diese erste Anlagerung ist noch reversibel, doch haften sich die Bakterien im Verlauf ihrer Vermehrung immer fester an die Oberfläche.

In Phase 2 kommt es entsprechend nur permanenten Oberflächenanheftung. Im Zuge dessen differenzieren sich die Mikroorganismen. Dabei verändern sie auch die genetischen Expressionsmuster und optimieren damit ihre Überlebenschancen. Hierbei gehen bestimmte Kommunikationsprozesse der Organismen untereinander vonstatten. Sie tragen die Bezeichnung Quorum sensing. Diese Eigenschaft befähigt Einzeller dazu, die Zelldichte ihrer Population zu messen und bestimmte Gene nur zu aktivieren, sobald eine bestimmte Zelldichte erreicht ist.

In Phase 3 entsteht der Biofilm infolge der Gemeinschaft von Mikroorganismen. Er bildet sich als schleimige Schicht heraus. Sie entsteht, wenn die nun fest verankerten Bakterien so genannte extrazelluläre polymere Substanz (EPS) absondern. Diese bildet die umhüllende Matrixsubstanz und damit den Biofilm. Die Zusammensetzung der EPS kann in Abhängigkeit der vorkommenden Mikroorganismen variieren. Typischerweise ist sie aufgebaut aus Polysacchariden, Proteinen, Bakterien DNS und Glykolipiden. Bestimmte Enzyme und sezernierte Proteine unterstützen den Biofilm  auf der Wunde bei der festen Verankerung.

Biofilm und Wundheilung 

Ein Biofilm auf einer Wunde ist eine der häufigsten und wesentlichen Ursachen für Störungen des Heilungsprozesses. Sie verzögern die Wundheilung und können in stagnierende, sich verschlechternde oder chronische Wunden übergehen. Ein gestörter Wundheilungsprozess kann sich ohne sichtbar zu erkennende Infektionszeichen zeigen. Einen Hinweis auf die gestörte Heilung bietet die so genannte kritische Kolonisation.

Im Falle chronischer Wunden weisen diese oft nur eine geringe Bakterienbelastung auf. Sie zeigen entsprechend keine sichtbaren klinischen Auffälligkeiten oder Symptome. Ein Biofilm auf der Wunde lässt sich mitsamt der mikrobiellen Ansiedlung unter einem Mikroskop meist gut identifizieren. Ist der Biofilm auf der Wunde über einen gewissen Zeitraum hinweg gediehen und gewachsen, so lässt er sich mit bloßem Auge erkennen.

Exsudationsphase
Beitrag: Wundheilungsphasen

Biofilm auf einer Wunde 

Um den Biofilm auf der Wunde richtig einzuschätzen, ist eine umfassende Beurteilung die Voraussetzung. Dazu gehört eine vollständige Anamnese der Wunde und des Patienten. Hierbei spielt auch eine Berücksichtigung möglicher Begleiterkrankungen, Medikamenteneinnahmen und der Lebensweise der Patienten eine Rolle. Bei der Wunduntersuchung sind die Art der Wunde sowie der Zeitraum, über den sie besteht zu beachten. Zu den Beurteilungskriterien gehören das Erscheinungsbild des Wundbetts (darunter die Gewebeart, Granulationsgewebe, mögliche Nekrosen sowie der vermutete Biofilm auf der Wunde).

Weiterhin ist die Größe und Beschaffenheit der Wunde zu berücksichtigen, darunter Breite, Länge und Tiefe. Das Exsudat der Wunde ist ebenfalls zu beurteilen, dabei sind Menge, Farbe und Konsistenz ausschlaggebend. Gleichermaßen spielt der Hautzustand der Umgebung der Wunde eine Rolle. Hierbei sind mögliche Schwellungen, Mazeration oder Verfärbungen zu berücksichtigen. Ebenso sind Symptome einer möglichen Infektion bei der Wundbeurteilung wichtig. Dazu gehören Anzeichen wie Schwellungen, Wärme, funktionelle Einschränkungen, Rötungen oder Schmerz.

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Biofilm und Wundbelag – Abgrenzung

Vom Wundbelag unterscheidet sich der Biofilm auf der Wunde sowohl in seiner Entstehung und Zusammensetzung ,als auch in seinem optischen Erscheinungsbild. Biofilm auf der Wunde macht sich als gelartige, schleimige Matrix bemerkbar. Der Biofilm auf der Wunde erscheint glänzend, was sich bei hinreichender Ansammlung von Mikroorganismen auch mit bloßem Auge erkennen lässt. Der Wundbelag ist hingegen von einem trüben, gelblichen Erscheinungsbild. In chronischen Wunden ist der Fibrinbelag häufigen entzündlichen Prozessen ausgesetzt. Daher ist es möglich, dass sich ein Biofilm bereits der Wunde auf einem bereits vorhandenen Fibrinbelag ansiedelt. Wundbeläge können daher ein Indikator auf einen vorhandenen Biofilm auf der Wunde sein.

Biofilm von der Wunde entfernen

 

lupe

Eine effektive Wundbehandlung sollte bei Verdacht auf Biofilm auf der Wunde mehrere Ansätze berücksichtigen. Zunächst sind Strategien zu entwickeln, den bereits vorhandenen Biofilm zu reduzieren. Ebenso ist eine eigenständige Rekonstruktion des Biofilms auf der Wunde zu verhindern. Weiterhin sind diejenigen Aspekte zu reduzieren, die chronische Wunden begünstigen, darunter Feuchtigkeitsungleichgewichte und Wundinfektionen. Wundreinigung und Débridement sind die wichtigsten Komponenten eines umfassenden Wundmanagements beim Biofilm auf der Wunde.

Die Identifikation des Biofilm auf einer Wunde erfolgt meist über klinische Algorithmen. Ein Biofilm kann unter einem Mirkoskop durch die bakterielle Belastung erkannt werden. Unter Umständen ist der Biofilm sogar mit bloßem Auge auf der Wunde zu erkennen. Als wichtigste Indikation dafür, dass sich kein Biofilm auf der Wunde befindet, ist ein positiv fortschreitender Heilungsprozess. Auch abnehmende Exsudat-Produktion gibt Rückschluss. Die Entscheidung für Art und Umfang der Behandlung von Wunden mit Biofilm-Verdacht obliegt der jeweiligen klinischen Beurteilung.

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