Een beschermende laag van grafieten nanoplaatjes op implantaten kan infecties bij de patiënt voorkomen. Dat hebben wetenschappers van de Chalmers University of Technology in Zweden uitgevonden. De ontdekking is van zeer groot medisch belang. Volgens het Europees Centrum voor ziektepreventie en -bestrijding (ECDC) lopen gemiddeld meer dan vier miljoen mensen in Europa tijdens een medische behandeling een infectie op. De meeste zijn bacteriële infecties die worden veroorzaakt door medische hulpmiddelen en implantaten in het lichaam, zoals katheters, heup- en knieprothesen of tandheelkundige implantaten. Vaak moeten deze implantaten zelfs weer worden verwijderd.
Er worden grote hoeveelheden antibiotica gebruikt om dergelijke infecties te voorkomen en ook voor de behandeling. Dit is niet alleen duur, maar draagt ook bij aan de toenemende resistentie tegen antibiotica. Met de toepassing van de grafieten nanoplaatjes kan het aantal infecties nu duidelijk verminderd worden.
,,Het doel van ons onderzoek is om antibacteriële oppervlakken te ontwikkelen die het aantal infecties en de daaruit voortvloeiende behoefte aan antibiotica kunnen verminderen en waartegen bacteriën geen resistentie kunnen ontwikkelen”, zegt Santosh Pandit, een postdoctoraal onderzoeker in de onderzoeksgroep van professor Ivan Mijakovic van de Chalmers University of Technology. ,,We hebben aangetoond dat op maat gemaakte oppervlakken bestaande uit een mengsel van polyethyleen en grafieten nanoplaten 99,99 procent van de bacteriën die zich proberen te hechten aan het oppervlak, kunnen doden.”
Indrukwekkende antibacteriële effecten
Infecties op implantaten ontstaan wanneer bijvoorbeeld bacteriën in het bloed migreren en uiteindelijk zich op een geschikt oppervlak vastzetten. Daar vermenigvuldigen ze zich en vormen ze een biofilm; een bacteriële coating. De Zweedse wetenschappers hebben in eerder onderzoek al aangetoond hoe verticale grafeenschilfers een beschermende laag kunnen vormen die het voor bacteriën onmogelijk maakt om zich te hechten. Net als prikkeldraad op gebouwen kan voorkomen dat vogels nesten bouwen. De grafeenschilfers beschadigen het celmembraan en doden de bacteriën. Aangezien de productie van deze grafeenschilfers echter zeer duur is, is massaproductie niet mogelijk.
,,Nu hebben we hetzelfde uitstekende antibacteriële effect bereikt, maar dan met relatief goedkope grafietnanoplaten gemengd met een zeer veelzijdig polymeer”, zegt Roland Kádár, universitair docent aan de vakgroep Industriële en Materiaalwetenschappen van Chalmers. ,,Het polymeer is niet van nature compatibel met de grafieten nanoplaten. Maar met de gebruikelijke plastic productieprocessen zijn we erin geslaagd om de microstructuur van het materiaal dat een vrij hoog vulstofgehalte heeft, zo te ontwerpen dat we het gewenste effect bereiken. Er is nu een groot potentieel voor een aantal biomedische toepassingen.”
Menselijke cellen blijven intact
Menselijke cellen zijn ongeveer 25 keer groter dan bacteriën. De nanoplaten aan het oppervlak van de implantaten doden de bacteriën doden en voorkomen zo een bacteriële infectie. De veel grotere menselijke cellen hebben er geen last van. Deze gezonde cellen blijven onbeschadigd. ,,De patiëny heeft veel minder te lijden van de ingreep. Ook is er veel minder antibiotica nodig. Het leidt ook tot veel minder vervolgwerk omdat de implantaten veel langer in het lichaam kunnen blijven dan de implantaten die momenteel worden gebruikt”, zegt Santosh Pandit. ,,Ons onderzoek zou ook kunnen helpen om de enorme kosten te verminderen die dergelijke infecties wereldwijd in de gezondheidszorg veroorzaken”.
In verdere studies willen de onderzoekers zich nu concentreren op het ontsluiten van het volledige potentieel van de antibacteriële oppervlakken voor specifieke biomedische toepassingen.
Foto: De nanoplaten op het oppervlak van de implantaten voorkomen een bacteriële infectie zonder gezonde mensen te schaden. © Chalmers University of Technology
Lees hier meer IO-artikelen over antibiotoca-resistentie.
Lees via deze link meer over nanotechnologie
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
