"Ziel ist es, diese LEDs gegen multiresistente Keime einzusetzen", so Prof. Michael Kneissl, Leiter des Fachgebiets Experimentelle Nanophysik & Photonik an der TU Berlin. Das Besondere an den neuen LEDs ist die eingesetzte Wellenlänge, die nicht tief in die menschliche oder tierische Haut eindringt und diese somit nicht oder nur wenig schädigt. Solche LEDs könnten zum Beispiel zur Desinfektion von Hautoberflächen vor Operationen eingesetzt werden, um das Eindringen von Keimen in eine Wunde zu verhindern.
Die desinfizierende Wirkung von UVC-Licht ist der Wissenschaft lange bekannt. In Form von sogenannten Quecksilberdampflampen wird das Licht bereits eingesetzt, um Wasser oder Materialoberflächen zu desinfizieren. Diese Lampen emittieren Licht bei Wellenlängen um 254 nm. Das Problem: Diese Strahlung muss sehr dosiert und vorsichtig eingesetzt werden und darf keine menschlichen oder tierischen Zellen treffen, um diese nicht zu zerstören.
"Es gibt inzwischen aber eine Reihe von Vorstudien, die dokumentieren, dass das kurzwelligere UVC-Licht der Wellenlänge um 230 nm aufgrund der hohen Absorption der äußeren Hautschichten wenig oder gar nicht in die lebenden Schichten der menschlichen Haut eindringt und damit dort auch keine Schäden an der DNA anrichtet", erläutert Kneissl.
Die Herausforderung des Projektes liegt vor allem in der Herstellung dieser speziellen LEDs. „Die Lichtquelle besteht aus dem Halbleitermaterial Aluminium-Galliumnitrid (AlGaN). Dabei handelt es sich um einen sogenannten Verbindungshalbleiter mit einer sehr großen Bandlücke. Um die Vorstufe eines LED-Chips herzustellen, müssen sogenannte Wafer produziert werden – also viele Tausende hauchdünne Schichten dieses Materials übereinander, die mit Hilfe der metallorganischen Gasphasenepitaxie (MOPVE) abgeschieden werden.
Das Besondere dabei: Die Herstellung von LED-Wafern aus diesem Material, die in dem speziellen Wellenlängenbereich emittieren, ist ein komplexer Prozess, der weltweit überhaupt nur von meiner Arbeitsgruppe an der TU Berlin und einer anderen Gruppe beherrscht wird. Die Wafer werden im Reinraum des FBH dann zu Chips prozessiert und in Kooperation mit dem CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik in Gehäuse montiert.
In dem VIMRE-Projekt (Verhinderung der Infektion mit multiresistenten Erregern über in-vivo UVC-Bestrahlung) sind auch die Klinik für Dermatologie der Charité́ – Universitätsmedizin Berlin sowie das Institut für Hygiene und Umweltmedizin der Universitätsmedizin Greifswald beteiligt. Die beiden medizinischen Partner testen die LEDs aktuell unter anderem an Gewebeproben und Hautmodellen in Bezug auf die notwendige Dosis und die Unschädlichkeit für die tieferen Hautschichten.
MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Berlin
