Kupfer und Bakterien

1852 besuchte der Arzt Victor Burq eine Kupferschmelze im 3. Arrondissement von Paris, wo sie das rotbraune Metall mit Wärme und Chemikalien extrahierten. Es war ein schmutziger und gefährlicher Job. Burq stellte fest, dass sich die Anlage "in einem schlechten Zustand" befand, ebenso wie das Gehäuse und die Hygiene der Hütten. Normalerweise waren ihre Sterblichkeitsraten "erbärmlich", stellte er fest.

Die 200 Mitarbeiter, die dort arbeiteten, waren jedoch alle von Cholera-Ausbrüchen verschont geblieben, die die Stadt 1832, 1849 und 1852 heimgesucht hatten. Als Burq erfuhr, dass 400 bis 500 Kupferarbeiter in derselben Straße auf mysteriöse Weise auch der Cholera ausgewichen waren, kam er zu dem Schluss, dass etwas über ihre Berufe - und Kupfer - hatten sie immun gegen die hochinfektiöse Krankheit gemacht. Er leitete eine detaillierte Untersuchung anderer Menschen ein, die mit Kupfer arbeiteten, in Paris und in Städten auf der ganzen Welt.

In der Cholera-Epidemie von 1854 bis 1855 konnte Burq keinen Tod von Juwelieren, Goldschmieden oder Kesselbauern feststellen - all jenen, die mit Kupfer arbeiteten. Bei Menschen in der Armee stellte er fest, dass Musiker, die Blechblasinstrumente spielten (Blechbläser sind teilweise aus Kupfer), ebenfalls geschützt waren. In der Pariser Epidemie von 1865 starben 6.176 Menschen an Cholera bei einer Bevölkerung von 1.677.000 Menschen - das sind 3,7 von allen Menschen 1.000. Aber von den 30.000, die in verschiedenen Kupferindustrien arbeiteten, starben nur 45 - durchschnittlich etwa 0,5 pro 1.000.

Nachdem er 400 verschiedene Unternehmen und Fabriken in Paris besucht hatte, die alle Kupfer verwendeten, und Berichte aus England, Schweden und Russland über mehr als 200.000 Menschen gesammelt hatte, schloss er 1867 an den französischen Akademien für Wissenschaft und Medizin, dass „Kupfer oder seine Legierungen Messing und Bronze, die bei der Cholera-Epidemie buchstäblich und schwanger auf die Haut aufgetragen werden, sind wirksame Mittel zur Vorbeugung, die nicht zu vernachlässigen sind. “

Heute haben wir einen Einblick, warum eine Person, die Tag für Tag mit Kupfer umgeht, vor einer bakteriellen Bedrohung geschützt ist: Kupfer ist antimikrobiell. Es tötet Bakterien und Viren ab, manchmal innerhalb von Minuten. Im 19. Jahrhundert wäre die Exposition gegenüber Kupfer eine frühe Version der ständigen Desinfektion der Hände gewesen.

Seitdem haben Studien gezeigt, dass Kupfer die Mikroben zerstören kann, die unser Leben am meisten bedrohen. Es wurde gezeigt, dass es tötet eine lange Liste von Mikroben, einschließlich Norovirus, MRSA, einem Staphylobakterium, das gegen Antibiotika resistent geworden ist, virulente Stämme von E coli die lebensmittelbedingte Krankheiten und Coronaviren verursachen.

Wenn Kupfer häufiger in Krankenhäusern verwendet wird, in denen einer von 31 Menschen an im Gesundheitswesen erworbenen Infektionen (HAI) leidet, oder in stark frequentierten Bereichen, in denen viele Menschen Oberflächen berühren, auf denen sich viele Mikroben befinden, könnte dies eine unschätzbare Rolle für die öffentliche Gesundheit spielen. sagte Michael Schmidt, Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der Medizinischen Universität von South Carolina, der Kupfer studiert. Und doch fehlt es in unseren öffentlichen Räumen, im Gesundheitswesen und in unseren Häusern.

"Was passiert ist, ist unsere eigene Arroganz und unsere Liebe zu Kunststoff und anderen Materialien", sagte Schmidt über die billigeren Produkte, die häufiger verwendet werden. „Wir sind von Kupferbetten, Kupfergeländern und Kupfertürknöpfen zu Edelstahl, Kunststoff und Aluminium übergegangen.“

Viele der Mikroben, die uns krank machen, können bis zu vier oder fünf Tage auf harten Oberflächen leben. Wenn wir diese Oberflächen berühren, können die Mikroben durch Nase, Mund oder Augen in unseren Körper gelangen und uns infizieren.

Auf Kupferoberflächen sterben Bakterien und Viren ab. Wenn eine Mikrobe auf einer Kupferoberfläche landet, setzt das Kupfer Ionen frei, die elektrisch geladene Teilchen sind. Diese Kupferionen sprengen durch die äußeren Membranen und zerstören die gesamte Zelle, einschließlich der DNA oder RNA im Inneren. Da ihre DNA und RNA zerstört werden, bedeutet dies auch, dass Bakterien oder Viren nicht mutieren und gegen Kupfer resistent werden oder Gene (wie zur Antibiotikaresistenz) an andere Mikroben weitergeben können.

Bevor die Menschen überhaupt wussten, was Bakterien und Viren sind, wussten sie, dass Kupfer - irgendwie - Infektionen abwehren kann. Das  aus Kupfer stammt aus einem der ältesten bekannten Bücher, dem Smith Papyrus, der zwischen 2600 und 2200 v. Chr. geschrieben wurde. Es wurde gesagt, dass Kupfer verwendet wurde, um Brustwunden und Trinkwasser zu sterilisieren. In ähnlicher Weise steckten ägyptische und babylonische Soldaten die Späne ihrer Bronzeschwerter (aus Kupfer und Zinn) in ihre offenen Wunden, um Infektionen zu reduzieren. Eine zeitgemäßere Verwendung von Kupfer: In der Grand Central Station von New York City wird die Prunktreppe wird von Kupferhandläufen flankiert. "Die sind eigentlich antimikrobiell", sagte Schmidt.

Die Kupferhütten waren angeblich weniger Cholera-Bakterien ausgesetzt, da ihre Umgebung viel Kupfer enthielt, von dem Bakterien nicht leben konnten. Das und sie waren möglicherweise mit Kupferpartikeln bedeckt. Wenn die Metallurgie Sie nicht anruft, gibt es jetzt einige Produkte, die als "Kupfer-Händedesinfektionsmittel" beworben werden. Sie funktionieren jedoch nur, wenn Sie jede Oberfläche Ihrer Hände mindestens eine volle Minute lang dem Kupfer aussetzen können - im Wesentlichen durch Übertragen Mikroben auf die abzutötende Kupferoberfläche. Es kann schwierig sein, an jeden Teil der Hautoberfläche zu gelangen. Daher ist es ideal, Kupferoberflächen in Ihrer Umgebung mit Handwäsche zu kombinieren.

Schmidt sagte, dass die Verwendung von Kupfer zusammen mit Standard-Hygieneprotokollen hat Es wurde gezeigt, dass Bakterien im Gesundheitswesen durch reduziert werden 90 Prozent. EIN studieren von 1983 wurde festgestellt, dass die Türgriffe des Krankenhauses aus Messing, das teilweise aus Kupfer besteht, kaum welche hatten E coli Wachstum auf ihnen im Vergleich zu Edelstahlknöpfen, die "stark kolonisiert" waren. Dies ist insofern von Bedeutung, als die im Gesundheitswesen erworbenen Infektionen weit verbreitet sind: Allein in den USA gibt es etwa 1,7 Millionen Infektionen und 99.000 Todesfälle im Zusammenhang mit HAIs pro Jahr, die kosten zwischen Jährlich 35,7 und 45 Milliarden US-Dollar aus den zusätzlichen Behandlungen, die Menschen benötigen, wenn sie infiziert werden.

Mikroben, die auf Oberflächen in Patientenzimmern und Gemeinschaftsräumen in Krankenhäusern leben eine Rolle spielen bei der Erlangung eines HAI - und hier könnte Kupfer helfen. Und während dieser Pandemie, wenn ernsthafte Bedenken hinsichtlich der Ausbreitung des neuartigen Coronavirus über kontaminierte Oberflächen bestehen, scheint sich eine virusabtötende Substanz in der Tat zu lohnen.

EIN Studie ab 2015 wurde festgestellt, dass ein anderes Coronavirus, das humane Coronavirus 229E, das Infektionen der Atemwege verursacht, eine menschliche Lungenzelle nach fünf Tagen auf Materialien wie Teflon, Keramik, Glas, Silikonkautschuk und Edelstahl noch infizieren kann. Bei Kupferlegierungen wurde das Coronavirus jedoch „schnell inaktiviert“.

In einem neuer Preprint Auf SARS-CoV2, dem Stamm, der COVID-19 verursacht, sprühten Forscher des Virologielabors der National Institutes of Health in Montana das Virus auf sieben verschiedene gängige Materialien. berichtet MIT Technology Review. Sie fanden heraus, dass es auf Kunststoff und Edelstahl am längsten überlebte - bis zu drei Tage -, was darauf hindeutet, dass Oberflächen in Krankenhäusern oder Stahlmasten in öffentlichen Verkehrsmitteln Orte sein könnten, an denen Menschen die Krankheit aufnehmen. Nur ein einzelnes Tröpfchen Durch Husten oder Niesen kann eine infektiöse Dosis eines Virus übertragen werden.

Bill Keevil, Professor für Umweltgesundheitsmedizin an der Universität von Southampton in England, der zuvor von der Copper Development Association finanziert wurde, sagte, wenn Kupferoberflächen in Gemeinschaftsbereichen platziert würden, in denen sich viele Menschen versammeln, könnte dies dazu beitragen, die Übertragung von Atemwegsviren zu verringern , wie Coronavirus 229E und auch SARS-CoV2. Abgesehen von Krankenhäusern hält er öffentliche Verkehrssysteme wie Busse, Flughäfen und U-Bahnen für die idealen Standorte für Kupfer. Aber er hört hier nicht auf: Er würde auch gerne Kupfer sehen, das in Sportgeräten in Fitnessstudios verwendet wird, wie Gewichte, zusammen mit anderen Alltagsgegenständen, einschließlich gemeinsam genutzten Büromaterialien wie Stiften.

Im Preprint mochte SARS-CoV2 "Kupfer am wenigsten". Antonio Regalado schrieb in MIT Technology Review. "Das Virus war nach nur vier Stunden verschwunden."

Im Jahr 2012 führten Schmidt und seine Kollegen eine klinische Studie In drei Krankenhäusern, dem Memorial Sloan Kettering Krebszentrum in New York City, der Medizinischen Universität von South Carolina in Charleston und dem Ralph H. Johnson Veterans Administration Medical Center, ebenfalls in Charleston.

Zuerst fanden sie heraus, welche Gegenstände, die einem Patienten am nächsten waren, am stärksten mit Mikroben kontaminiert waren - das waren die Bettgitter, der Schwesternrufknopf, die Armlehne des Besucherstuhls, die Tabletttische und der Infusionsständer. Das Einhüllen dieser Gegenstände in Kupfer reduzierte das Vorhandensein von Mikroben um 83 Prozent. Infolgedessen wurden die HAIs um 58 Prozent reduziert, obwohl die Forscher Kupfer auf weniger als 10 Prozent der Oberfläche des Raums eingeführt hatten.

Wir haben andere Methoden zur Abtötung von Bakterien und Viren, um HAIs zu mildern, einschließlich ultraviolettem Licht und Wasserstoffperoxidgas. Beide erfordern jedoch, dass ein Krankenzimmer leer ist, und sobald kranke Menschen die Räume wieder betreten, können Oberflächen leicht wieder kontaminiert werden. "Kupfer arbeitet ununterbrochen rund um die Uhr ohne Aufsicht, ohne eingreifen zu müssen, und es geht nie zur Neige", sagte Schmidt. "Solange das Metall da ist, ist es gut zu gehen."

Warum ist Kupfer nicht überall, wenn man bedenkt, wie gut es bei Krankenhausinfektionen und allgemeiner Gesundheit funktionieren könnte? Warum besteht nicht jeder Türknauf, jede U-Bahnschiene, jeder Intensivraum aus Kupfer? Warum können wir leicht Wasserflaschen aus Edelstahl kaufen, aber kein Kupfer? Wo sind die kupfernen iPhone Hüllen?

Es scheint nicht so wir werden rauslaufen von Kupfer in naher Zukunft nach dem World Copper Factbook ab 2019. Kupfer ist eines der am meisten recycelten Metalle - fast alles Kupfer kann recycelt werden und verliert keine seiner Eigenschaften.

Ärzte und Angestellte im Gesundheitswesen sind sich möglicherweise seiner Eigenschaften nicht bewusst, wie Keevil schrieb in The Conversation: „Wenn Ärzte gebeten werden, ein im Gesundheitswesen verwendetes antimikrobielles Metall zu nennen, ist die häufigste Antwort Silber - aber das wissen sie kaum Silber wirkt im trockenen Zustand nicht als antimikrobielle Oberfläche - Feuchtigkeit muss vorhanden sein. "

Es könnte auch die Auffassung bestehen, dass Kupfer zu teuer ist, sagte Schmidt, obwohl die Zahlen darauf hinweisen, dass es letztendlich Geld sparen würde. Einer von Keevil und Schmidt Studien von 2015 hat nachgerechnet: Die Kosten für die Behandlung eines HAI liegen zwischen 28.400 und 33.800 US-Dollar pro Patient. Die Installation von Kupfer auf 10 Prozent der Oberflächen kostete 52.000 US-Dollar und verhinderte im Verlauf der 338-tägigen Studie 14 Infektionen. Wenn Sie das untere Ende der HAI-Behandlungskosten (28.400 USD) einnehmen, sparen diese 14 verhinderten Infektionen insgesamt 397.600 USD oder 1.176 USD pro Tag.

Selbst wenn man berücksichtigt, wie viel Kupfer anfänglich gekostet hat, würde man das Geld innerhalb von zwei Monaten durch Einsparungen zurückverdienen, sagte Schmidt. Und wenn man bedenkt, dass das Kupfer niemals seine Fähigkeit zur Abtötung von Mikroben verliert - Krankenhäuser würden schnell Geld (und Leben) sparen.

"Ihre Rückzahlung erfolgt buchstäblich in weniger als zwei [verhinderten] Infektionen", sagte er. "Ich habe wirklich Probleme damit. Seit 2013 habe ich buchstäblich mit allen Beteiligten gebettelt, geschimpft, gebettelt, um eine vollständig kupferverkapselte [. Krankenhausbett."

Kürzlich überzeugte er ein Unternehmen, zu investieren, und sagte, es sei dabei, es zu testen, um zu zeigen, dass es Infektionen noch weiter als 58 Prozent reduzieren könnte.

Ein weiterer Grund, warum Kupfer für Stahl, Kunststoff oder Glas übergangen wurde, ist, dass es leicht anlaufen kann und viel Reinigung erfordert, um glänzend zu bleiben. "Aber Kupfer ist antimikrobiell, unabhängig davon, wie grob es aussieht. Wenn es bei Ihnen grün wird, kann es immer noch Bakterien, Viren und Pilze abtöten", sagte er.

Einige Orte auf der Welt haben begonnen, Kupfer zu verwenden. In Chile heißt ein Themenpark Fantasilandia, ersetzte viele seiner häufig berührte Oberflächen mit Kupfer. Am Flughafen von Atlanta, 50 Tankstellen für Wasserflaschen sind jetzt mit Kupfer hergestellt. Schmidt ist jedoch der Meinung, dass dies weiter verbreitet sein sollte.

Er sagte, dass einer der Gründe, warum Wissenschaftler sich Sorgen über das derzeitige Coronavirus machen, darin besteht, wie ansteckend es ist, und dass Menschen es möglicherweise bekommen, wenn sie kontaminierte Oberflächen berühren. Er hält es für möglich, dass die Pandemie das Bewusstsein für Kupfer schärft - wenn es jemanden motiviert, es zu verwenden. Stellen Sie sich vor, er sagte, wenn unsere Krankenhäuser und öffentlichen Räume bereits Kupfer vorhanden war - das kann man nicht mit Sicherheit sagen, aber es ist wahrscheinlich, dass die Übertragung beeinträchtigt worden wäre.

"Ich bin sehr zuversichtlich, dass es funktionieren wird, weil Bakterien oder Viren die Infektion verursachen", sagte er. "Wenn ihre Anzahl sinkt, würde Ihnen der gesunde Menschenverstand sagen: Sie sollten weniger Infektionen haben."