Wissenschaft

Cerdak besteht aus mikroporösem Keramikgranulat in einem Säckchen aus luftdurchlässigem Zellstoff und ist für die medizinische Anwendung geeignet. Das Keramikgranulat in den Cerdak Wundauflagen verfügt über eine außergewöhnliche kapillare Saugkraft sowie über eine sehr große Absorptions- und Adsorptionsfläche. Die Keramik saugt überschüssiges Wundexsudat ab, wodurch Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen an der inneren Oberfläche des Keramikgranulats anhaften. Diese nichtselektive Wirkung führt zu einer günstigen Veränderung des Wundmilieus und zur Reduzierung der bakteriellen Belastung.

Cerdak erzeugt ein feuchtes Mikroklima und optimiert die Wirkung der biochemischen Elemente, die normalerweise im frischen Wundexsudat enthalten sind. Dies führt zur Heilung von Hautdefekten, unabhängig von deren Ursache.

Die Physik der Absorption

The microporous ceramic spheres filling the sachets have an average diameter of 1mm and a porosity of 70% by volume. Their patented microstructure consists of a micro-porous α-alumina matrix that encloses cellular pores with an average intra-pore diameter of 0,1-5 μm. Resulting from the interconnectedness between the cellular pores and the micro-pores in the highly charged alumina matrix, the high total porosity is supplemented by a high permeability and a high surface area. 

Durch die Oberflächenspannung des Exsudats entsteht an jeder Pore ein Kapillardruck, der die Aufnahme und den Transport des Exsudats vom Wundbett in die Poren im Inneren der Keramik bewirkt, wo schließlich die Speicherung erfolgt. Wesentliche Faktoren sind dabei das Ausmaß der Benetzung der Keramik durch das Exsudat sowie der effektive Porendurchmesser. Aufgrund der Hohlräume bleibt das Cerdak Granulat durchlässig für Luftsauerstoff, selbst wenn das Granulat mit Exsudat gesättigt ist.

The magnitude of the capillary pressure can be calculated from the Young-Laplace equation,  ΔP = 4 γ cos Ɵ / d (N/m²), where ΔP = capillary suction pressure; γ = surface tension of exudate (= 0,07 N/m); Ɵ = wetting angle (=0ᵒ) and d = pore diameter in meter.

Das keramikgefüllte Säckchen als Absorptionsmedium bleibt für Luftsauerstoff durchlässig, während altes Exsudat durch eine kapillare Saugkraft von ca. 100 kPa permanent von frischem Exsudat getrennt wird.

Die Physik und Chemie der Adsorption

Unter Adsorption versteht man die Bindung zwischen den Schadstoffen im Exsudat und den Aluminiumoxidoberflächen des Keramikgranulats. Aufgrund seiner Relevanz für biomedizinische Systeme ist dieses Phänomen gut erforscht. So ist beispielsweise bekannt, dass Schwebeproteine sofort an nassen Aluminiumoxidoberflächen anhaften und dass diese Adhäsion durch elektrostatische Ionenwechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen und Ladungstransferwechselwirkungen verursacht wird. 

Geladene kolloidale Zellen, Mikroorganismen, Moleküle und andere im Wundexsudat schwebende Feststoffe werden an die trockene Aluminiumoxid-Oberfläche mit hoher Ionenladung gebunden (adsorbiert). Die Aluminiumoxid-Oberflächen bestehen aus rauem, leicht benetzbarem Aluminiumoxid (Benetzungswinkel = 0ᵒ) mit einer Oberfläche von 0,5 m² pro Gramm Aluminiumoxid. Dieses 1 Gramm Aluminiumoxid besteht aus 3,5 × 10²¹ Sauerstoff-Ionen (O²-) und 2,4 × 10²¹ Aluminium-Ionen (Al³⁺). Jede lebendeZelle enthält eine winzige elektrische Ladung, die durch die Differenz zwischen geladenen Atomen beidseits der Zellmembran definiert wird. Andererseits kann ein kolloidaler Feststoff mit Protonenladung eine Oberflächenspannung durch Ionisierung von Seitenketten-Aminosäuregruppen entwickeln. Die Aluminiumoxid-Oberfläche wird daher durch ihre hohe Ladung (5,9 × 10²¹ Ionenladungen pro Gramm) kontinuierlich vom Exsudat, das geladenes Zellmaterial, Mikroorganismen und Kolloide enthält, befeuchtet. Aufgrund der idealen Oberflächentextur und -rauigkeit der Aluminiumoxid-Oberfläche, die mit zunehmender Exsudataufnahme immer feuchter wird, findet eine starke Adsorption statt.

Durch die Hafteigenschaften der Keramik gegenüber Bakterien wird nicht nur die Bakterienlast in chronischen und infizierten Wunden reduziert, sondern auch die Kolonisation und Infektion akuter Wunden verhindert.

Klinischer Effekt von Absorption und Adsorption

Eine effiziente Regulierung der Feuchtigkeit und der in ihr enthaltenen Substanzen ist - unabhängig von der Heilungsphase - entscheidend für das Wundmanagement. Das wichtigste Ziel beim Wundmanagement besteht darin, die Dauer der Entzündungsphase zu verkürzen und ein Wundmilieu für eine optimale Zellproliferation zu schaffen.

Verkürzte Dauer der Entzündungsphase

Aufgrund der Eliminierung von entzündungsauslösenden Bestandteilen wie Schadstoffen, Bakterien, Toxinen und abgestorbenen Zellen durch Absorption und Adsorption wird die Entzündungsreaktion reduziert und der Übergang zur nächsten Heilungsphase beschleunigt.

Chronische Wunden sind normalerweise aufgrund unterschiedlicher Faktoren wie übermäßiger Keimbelastung und mangelnder Sauerstoffversorgung der Wunde auch chronisch entzündet.

Die Bakterienbindung durch Adsorption trägt zur Reduktion der Keimbelastung bei. Sauerstoff gelangt durch das Keramikgranulat zur sauberen Wunde.

Optimierte Bedingungen für die Zellproliferationsphase

Aufgrund seiner Absorptions- und Adsorptionseigenschaften bewirkt das Cerdak Granulat die intermittierende Entfernung von Proteinen, Fibroblasten und Wachstumsfaktoren, welche zur Bildung von Narbengewebe und Kontraktion führen, und fördert damit die Regeneration von geschädigtem Gewebe und/oder die Nachbildung von abgestorbenem Gewebe. Die Optimierung des Wundmilieus ermöglicht eine bessere Regeneration des Gewebes sowie eine höhere Heilungsrate und vermeidet Wundinfektionen.

Keramik – Ein natürliches Material für eine natürliche Heilung.