Die virusabtötende Wirkung von Kupfer war schon den Alten bekannt

Als Forscher letzten Monat berichteten, dass das neuartige Coronavirus, das die COVID-19-Pandemie verursacht, tagelang auf Glas und Edelstahl überlebt, aber innerhalb von Stunden stirbt, nachdem es auf Kupfer gelandet ist, war das Einzige, was Bill Keevil überraschte, dass der Erreger so lange auf Kupfer überlebte.

Keevil, ein Mikrobiologieforscher an der Universität von Southampton in England, untersucht seit mehr als zwei Jahrzehnten die antimikrobielle Wirkung von Kupfer. Er hat in seinem Labor beobachtet, wie das einfache Metall einen bösen Bazillus nach dem anderen vernichtet hat. Er begann mit den Bakterien, die die Legionärskrankheit verursachen, und wandte sich dann medikamentenresistenten Killerinfektionen wie dem Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) zu. Er testete Viren, die weltweite Gesundheitsängste auslösten, wie das Middle East Respiratory Syndrome (MERS) und die Schweinegrippe (H1N1) Pandemie von 2009. In jedem Fall tötete der Kupferkontakt den Erreger innerhalb von Minuten. „

Im Jahr 2015 wandte Keevil seine Aufmerksamkeit dem Coronavirus 229E zu, einem Verwandten des COVID-19-Virus, der Erkältungen und Lungenentzündungen verursacht. Auch hier machte Kupfer das Virus innerhalb von Minuten unschädlich, während es auf Oberflächen wie Edelstahl oder Glas fünf Tage lang infektiös blieb.

„Eine der Ironien ist, dass die Leute Edelstahl verwenden, weil er sauber zu sein scheint, und in gewisser Weise ist er das auch“, sagt er und verweist auf die Allgegenwart des Materials an öffentlichen Orten. „Aber das Argument ist, wie oft reinigt man? Wir reinigen nicht oft genug.“ Kupfer hingegen desinfiziert, indem es einfach da ist.

Altes Wissen

Keevils Arbeit ist eine moderne Bestätigung eines uralten Heilmittels. Seit Tausenden von Jahren, lange bevor man von Keimen oder Viren wusste, kannten die Menschen die desinfizierende Wirkung von Kupfer. „Kupfer ist wirklich ein Geschenk von Mutter Natur, denn die Menschen nutzen es seit mehr als acht Jahrtausenden“, sagt Michael G. Schmidt, Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der Medical University of South Carolina, der Kupfer im Gesundheitswesen erforscht.

Die ersten Aufzeichnungen über die Verwendung von Kupfer als Mittel zur Infektionsbekämpfung stammen aus dem Smith-Papyrus, dem ältesten bekannten medizinischen Dokument der Geschichte. Die darin enthaltenen Informationen werden einem ägyptischen Arzt um 1700 v. Chr. zugeschrieben, beruhen aber auf Informationen, die bis 3200 v. Chr. zurückreichen. Die Ägypter bezeichneten das Symbol des Ankh, das für das ewige Leben steht, in Hieroglyphen als Kupfer.

Bereits 1600 v. Chr. verwendeten die Chinesen Kupfermünzen als Medikamente zur Behandlung von Herz- und Magenschmerzen sowie von Blasenerkrankungen. Die seefahrenden Phönizier steckten Späne ihrer Bronzeschwerter in Kampfwunden, um Infektionen zu verhindern. Seit Jahrtausenden wissen Frauen, dass ihre Kinder weniger Durchfall bekamen, wenn sie aus Kupfergefäßen tranken, und gaben dieses Wissen an die nachfolgenden Generationen weiter. „Man braucht keinen medizinischen Abschluss, um Durchfall zu diagnostizieren“, sagt Schmidt.

Und die Wirkung von Kupfer hält an. Keevils Team untersuchte vor einigen Jahren die alten Geländer am Grand Central Terminal in New York City. „Das Kupfer funktioniert noch genauso wie an dem Tag, an dem es vor über 100 Jahren angebracht wurde“, sagt er. „

Langanhaltende Kraft

Was die Alten schon wussten, haben moderne Wissenschaftler und Organisationen wie die Umweltbehörde EPA bestätigt. Die EPA hat etwa 400 Kupferoberflächen als antimikrobiell registriert. Aber wie genau funktioniert das?

Schwermetalle wie Gold und Silber sind antibakteriell, aber die besondere atomare Zusammensetzung von Kupfer verleiht ihm zusätzliche tödliche Wirkung, sagt Keevil. Kupfer hat ein freies Elektron in seiner äußeren Elektronenhülle, das leicht an Oxidations-Reduktionsreaktionen teilnimmt (was das Metall auch zu einem guten Leiter macht). Infolgedessen, so Schmidt, wird es zu einer „molekularen Sauerstoffgranate“. Silber und Gold haben kein freies Elektron und sind daher weniger reaktionsfreudig.

Kupfer ist auch auf andere Weise tödlich, so Keevil, der Arbeiten über diesen Effekt veröffentlicht hat. Wenn eine Mikrobe auf Kupfer landet, schießen die Ionen wie ein Raketenangriff auf den Erreger, verhindern die Zellatmung, durchlöchern die Zellmembran oder die virale Beschichtung und erzeugen freie Radikale, die die Abtötung beschleunigen, insbesondere auf trockenen Oberflächen. Vor allem aber suchen und zerstören die Ionen die DNA und RNA im Inneren eines Bakteriums oder Virus und verhindern so Mutationen, die zu arzneimittelresistenten Superbugs führen. „Die Eigenschaften nutzen sich nie ab, selbst wenn es anläuft“, sagt Schmidt.

Schmidt hat seine Forschung auf die Frage konzentriert, ob die Verwendung von Kupferlegierungen auf häufig berührten Oberflächen Krankenhausinfektionen verringert. Nach Angaben der Centers for Disease Control (Zentren für Seuchenkontrolle) erkrankt täglich etwa einer von 31 Krankenhauspatienten an mindestens einer Infektion im Zusammenhang mit der Gesundheitsfürsorge, was pro Patient Kosten in Höhe von 50.000 Dollar verursacht. Schmidts bahnbrechende Studie, die vom Verteidigungsministerium finanziert wurde, untersuchte Kupferlegierungen auf Oberflächen wie z. B. Bettpfosten, Tabletttischen, intravenösen Stangen und Stuhlarmlehnen in drei Krankenhäusern im ganzen Land. Diese 43-monatige Untersuchung ergab eine 58-prozentige Verringerung der Infektionen im Vergleich zu Routine-Infektionsprotokollen.

Weitere Forschungen gerieten ins Stocken, als sich das Verteidigungsministerium auf die Zika-Epidemie konzentrierte, so dass Schmidt seine Aufmerksamkeit auf die Zusammenarbeit mit einem Hersteller richtete, der ein Krankenhausbett aus Kupfer entwickelte. In einer zweijährigen Studie, die Anfang dieses Jahres veröffentlicht wurde, wurden Betten in einer Intensivstation mit Kunststoffoberflächen und solchen mit Kupferoberflächen verglichen. Bei fast 90 Prozent der Proben übertrafen die Bettgitter auf den Kunststoffoberflächen die akzeptierten Risikostandards, während die Gitter auf dem Kupferbett diese Standards nur bei 9 Prozent übertrafen. „

Schmidt ist auch Mitautor einer 18-monatigen Studie unter der Leitung von Shannon Hinsa-Leasure, einer Umweltmikrobiologin am Grinnell College, die die Anzahl der Bakterien in belegten und unbelegten Zimmern des 49-Betten-Landkrankenhauses des Grinnell Regional Medical Center verglich. Auch hier reduzierte Kupfer die Bakterienzahl. „Wenn man eine Kupferlegierung verwendet, die immer funktioniert“, sagt Hinsa-Leasure, „muss man zwar immer noch die Umgebung reinigen, aber man hat auch etwas, das die ganze Zeit funktioniert (um zu desinfizieren).“

Kupfer nutzbar machen

Keevil und Schmidt haben herausgefunden, dass die Installation von Kupfer auf nur 10 Prozent der Oberflächen Infektionen verhindern und 1.176 Dollar pro Tag einsparen würde (wenn man die reduzierten Kosten für die Behandlung von Infektionen mit den Kosten der Installation von Kupfer vergleicht). Doch die Krankenhäuser haben nur langsam reagiert. „Ich war überrascht, wie langsam die Krankenhäuser das Thema aufgegriffen haben“, fügt Hinsa-Leasure hinzu. „Vieles davon hat mit unserem Gesundheitssystem und der Finanzierung der Krankenhäuser zu tun, die sehr knapp ist. Als unser Krankenhaus die Notaufnahme neu gestaltete, haben wir an den wichtigsten Stellen Kupferlegierungen eingesetzt. Es macht also sehr viel Sinn, wenn man eine Renovierung durchführt oder etwas Neues baut. Es ist teurer, wenn man nur etwas Vorhandenes austauscht.“

Das Sentara Hospital System in North Carolina und Virginia hat 2017 in 13 Krankenhäusern kupferimprägnierte Oberflächen für Liegen und Bettgitter zum Standard gemacht, nachdem eine klinische Studie aus dem Jahr 2016 in einem Krankenhaus in Virginia Beach eine 78-prozentige Reduzierung von arzneimittelresistenten Organismen ergeben hatte. Mit Hilfe einer in Israel entwickelten Technologie hat das Krankenhaus auch auf kupferimprägnierte Bettwäsche umgestellt. Laut Keevil beginnen auch Frankreich und Polen damit, Kupferlegierungen in Krankenhäusern einzusetzen. In Peru und Chile, wo Kupfer produziert wird, wird es in Krankenhäusern und im öffentlichen Nahverkehr eingesetzt. „

Wenn Kupfer COVID-19 tötet, sollten Sie dann regelmäßig ein paar Pfennige und Münzen in Ihren Händen herumrollen? Bleiben Sie bei Wasser, Seife und Desinfektionsmittel. „Man weiß nie, wie viele Viren mit der Hand in Verbindung stehen, also kann es sein, dass man nicht alle erwischt“, sagt Schmidt. „Es ist nur eine Vermutung, ob Kupfer vollständig schützt.“