Allein, nackt und mit zum Schutz abgedeckten Augen – so liegen Neugeborene im Brutkasten, wenn sie gegen Gelbsucht behandelt werden. Die Bestrahlung mit blauem Licht im Brutkasten ist nötig, da sich bei der Neugeborenen-Gelbsucht giftige Abbauprodukte des Blutfarbstoffs Hämoglobin in der Haut ablagern. Forscher der Empa- Abteilung Biomimetic Membranes and Textiles haben die wenig kindertauglichen Prozedur nun massgeblich verbessert, indem sie die Behandlung mit den Bedürfnissen der Neugeborenen kombinierten: Das Team um Luciano Boesel entwickelte einen leuchtenden Pyjama für Babys, der die Therapie zum Wellness-Erlebnis macht.

Hierzu kreierten die Materialforscher Textilien, in die optisch leitende Fasern eingewoben sind. Als Lichtquelle für die lichtleitenden Fäden dienen batteriebetriebene LEDs. Gemeinsam mit herkömmlichem Garn liessen sich die optischen Fasern zu einem Satin-Stoff verweben, der eingespeistes Licht gleichmässig über die Stoffbahn verteilt, wie die Forscher kürzlich in der Fachzeitschrift „Biomedical Optics Express“ berichteten.

Je nach Webeverfahren durchdringt das Licht der optischen Fasern den Stoff unterschiedlich gut. Ein Satingewebe (unten), bei dem sich die Fäden möglichst selten kreuzen, „überstrahlt“ ein einfaches Leinwandgewebe (oben) deutlich. (Bild: Empa)

Mit einem Durchmesser von rund 160 Mikrometern entspricht die Abmessung der optischen Fasern regulären Garnen. Damit das blaue Licht im therapeutischen Bereich um 470 Nanometer Wellenlänge aber nicht innerhalb der Fasern bleibt, sondern auf die Haut des Babys abgestrahlt wird, ermittelte Boesels Team den passenden Winkel, mit dem die Fasern beim Weben gebogen werden müssen. Das beste Ergebnis erzielte ein Webverfahren mit einer sogenannten 6/6-Bindung, die einen Satinstoff erzeugt. Die optischen Fasern weisen hier besonders wenige Kreuzungspunkte mit dem herkömmlichen Garn auf und sind in idealer Weise gebeugt, so dass die Lichtmenge gleichförmig über das Gewebe ausgestrahlt wird.

Die derart gewebten photonischen Textilien lassen sich zu einem Strampelanzug oder einem Schlafsack verarbeiten, so dass der kleine Patient zugleich bekleidet ist, im Arm gehalten und gefüttert werden kann. Und da der Pyjama für die kommerzielle Anwendung so produziert werden kann, dass er sein Licht lediglich nach innen, also auf die Haut des Kindes abgibt, entfällt für das Neugeborene auch das Tragen einer lästigen Schutzmaske. Denn anders als im Brutkasten, bei dem das Therapie-Licht auf das Gesicht des Säuglings fällt, erreicht die kurzwellige Strahlung des Licht-Pyjamas die empfindlichen Baby-Augen nicht.

Wo polymere optische Fasern in den Stoff eingewebt und an LEDs gekoppelt sind, leuchtet das Gewebe im therapeutischen Wellenlängenbereich. Ein weiterer Vorteil: Der Satinstoff ist atmungsaktiv und liegt geschmeidig auf der Haut. (Bild: Empa)

Alltagstauglich sind die leuchtenden Stoffe auch, weiss Maike Quandt, Erstautorin der Publikation. „Die photonischen Textilien sind waschbar und gut hautverträglich“, so die Forscherin. In einem Thermoregulationsmodell haben die Forscher untersucht, wie atmungsaktiv die Licht-Textilien sind. Ein Empa-eigenes Hautmodell bewies zudem, dass der Pyjama auch in puncto Reibung auf der Haut sehr gut abschneidet. „Das Satingewebe ist geschmeidig und entspricht dem Tragekomfort eines typischen Babystramplers“, so die Materialforscherin.

Die Neugeborenen-Gelbsucht ist ein häufig vorkommendes Phänomen, da der Stoffwechsel von Babys wenige Tage nach der Geburt nur wenig belastbar ist. Normalerweise werden viele Giftstoffe des Körpers über die Leber entsorgt. Beim Hämoglobin-Abbau kann die Leber des Kindes jedoch noch überfordert sein. Fällt das giftige Abbauprodukt Bilirubin in grösseren Mengen an, kommt es zu sichtbaren gelben Ablagerungen in der Haut. Gefährlich wird die Situation dann, wenn ein gewisser Schwellenwert an Bilirubin überschritten wird und der gelbe Farbstoff das Gehirn schädigt. Bei schweren Fällen der Gelbsucht kann die Hirnschädigung nur noch durch einen Blutaustausch verhindert werden.

Zu Demonstrationszwecken wurde das leuchtende Textil in einen herkömmlichen Strampelanzug eingenäht. Für die zukünftige klinische Anwendung strahlt der Pyjama sein blaues Licht jedoch nur nach innen, also direkt auf die Haut des Kindes, ab. (Bild: Empa)

Die Lichttherapie im Brutkasten verhindert heute diese dramatische Entwicklung, wenn sie rechtzeitig eingesetzt wird. Lichtstärken um 30 Mikrowatt/Quadratzentimeter im blauen Spektrum sorgen dafür, dass sich das giftige Bilirubin in eine lösliche Form verwandelt, die auch der unreife Organismus des Säuglings leicht abtransportieren kann. Der Prototyp des Pyjamas aus photonischen Textilien strahlt zurzeit blaues Licht mit einer geringeren Lichtstärke ab. „Für die kommerzielle Produktion muss die Lichtstärke des Pyjamas daher noch etwas erhöht werden“, sagt Maike Quandt. Dies dürfte jedoch kein allzu grosses Problem sein, denn dazu müssten lediglich stärkere Leuchtdioden eingesetzt werden.