Schnappschüsse der Flächenverteilung des pH-Werts

Der pH-Wert hängt mit einer ganzen Reihe von Vorgängen im menschlichen Körper zusammen. So spielt er beispielsweise auch bei der Wundheilung eine wichtige Rolle. Während der Wundheilung können gereizte oder zerstörte Hautschichten den pH-Wert beeinflussen.

Dies wiederum hat Folgen für die Funktionsweise verschiedener Enzyme, die für den Aufbau und die Genesung des menschlichen Gewebes verantwortlich sind. Die Untersuchung des pH-Werts auf der menschlichen Haut beschäftigt die dermatologische Forschung deshalb schon seit mehr als einem Jahrhundert. Da der pH-Wert schon auf einer relativ kleinen Hautfläche stark unterschiedlich sein kann, sind Mediziner daran interessiert, Mittel und Wege zu finden, um den pH-Wert bzw. dessen „Verteilung“ auf größeren Hautflächen in zweidimensionalen Bildern sichtbar zu machen. Dies kann dabei helfen, den pH-Wert an den unterschiedlichen Stellen gezielt zu beeinflussen, um in einzelnen Phasen der Wundheilung therapeutische Strategien individuell festzulegen.

Die bisherigen Verfahren in der Medizin eigneten sich nur für punktuelle Untersuchungen des pH-Werts und nicht für Flächendarstellungen. Letztere waren bislang zumeist zu langsam, kaum verlässlich und wenig verträglich. Forscher der Universität Regensburg haben nun eine neue Methode entwickelt, um den pH-Wert auf menschlichem Gewebe großflächig abzubilden. Die Methode der Regensburger Forscher ist dabei „schnell, einfach, verlässlich unter wechselhaften Bedingungen und in vivo anwendbar“, sagt Dr. Stephan Schreml vom Universitätsklinikum Regensburg. Neben ihm waren auch Prof. Dr. Otto Wolfbeis und Robert J. Meier vom Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik, sowie Prof. Dr. Michael Landthaler, Prof. Dr. Rolf-Markus Szeimies und PD Dr. Philipp Babilas vom Regensburger Universitätsklinikum an den Untersuchungen beteiligt. Das Regensburger Verfahren kann dabei helfen, den Prozess der Wundheilung oder das Wachstum von Tumoren näher zu untersuchen, da der pH-Wert – mit Blick auf Krebserkrankungen – auch auf Veränderungen im menschlichen Stoffwechsel hinweist.

Das Regensburger Verfahren nutzt fluoreszierende Farben, die auf gebundenen Mikropartikeln basieren. Die Wissenschaftler verwendeten zwei Arten von Farben: eine Indikator- und eine Referenz-Farbe. Beide absorbieren das Licht einer Leuchtdiode und geben daraufhin wieder Licht ab (Lumineszenz). Die Emission bzw. die Abgabe des Lichts durch die Indikator-Farbe hängt zudem vom pH-Wert ab. Das Verhältnis der Intensitäten der beiden Farben bildet eine verlässliche Information, um den pH-Wert der untersuchten Hautfläche zu ermitteln.

Der Vorteil der neuen Methode liegt darin, dass auf diese Weise ein gleichmäßiges und regelmäßiges Abbild der pH-Wert-Verteilung auf einer bestimmten Körperregion bzw. Hautfläche entsteht; ohne die Nachteile von rein punktuellen Analysen, die bislang – zum Beispiel über die sogenannte pH-Elektrode – zur Verfügung standen. Die Regensburger Wissenschaftler wollen ihre Forschungsergebnisse nun konsequent weiterentwickeln. Ein Ziel ist zunächst die Untersuchung der pH-Verteilung bei chronischen Wunden. Darüber hinaus wollen die die Methode weiter vereinfachen, um eine spätere Anwendung im Labor oder im klinischen Betrieb möglich zu machen.

Die Untersuchungen der Regensburger Forscher sind vor kurzem in der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ erschienen (DOI: 10.1073/pnas.1006945108).

Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. Otto Wolfbeis
Universität Regensburg
Institut für Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik
Tel.: 0941 943-4065
Otto.Wolfbeis@chemie.uni-r.de