Voordelige antimicrobiële polymeren die zacht zijn voor de huid en zeer effectief zijn in het doden van microben, zijn ontwikkeld door A*STAR-onderzoekers1. Ze zijn veelbelovend voor gebruik in chirurgische scrubs en ontsmettingsmiddelen.

De meeste antibiotica werken door het verstoren van de specifieke biochemische routes die microben gebruiken om de eiwitten en enzymen te maken die essentieel zijn voor hun overleving. Deze strategie maakt ze dodelijk voor microben, maar veilig voor de cellen van mensen en andere zoogdieren. Echter, het is gemakkelijk voor microben om resistentie te ontwikkelen tegen dergelijke antibiotica, wat heeft geleid tot het wijdverbreide probleem van multiresistente microben.

De antimicrobiële verbindingen van het immuunsysteem van het lichaam gebruiken een andere tactiek:ze bestrijden microben door hun membranen te vernietigen. Aangezien deze benadering gebaseerd is op de inherente elektrische eigenschappen van het celmembraan, het is veel moeilijker, zo niet onmogelijk, voor microben om resistentie te ontwikkelen.

Nutsvoorzieningen, Yi Yan Yang van het A*STAR Institute of Bioengineering and Nanotechnology en haar medewerkers, in samenwerking met IBM Almaden Research Center, hebben krachtige antimicrobiële polymeren ontwikkeld die dezelfde strategie toepassen. De polymeren met geoptimaliseerde structuren doodden binnen twee minuten bijna 100 procent van de microben. Ze waren ook zachter op de huid van muizen dan commerciële chirurgische scrubs die momenteel in klinische omgevingen worden gebruikt.

"Onze polymeren doden een breed spectrum aan microben, vooral de moeilijk te doden Pseudomonas aeruginosa, sneller dan een van de vele antimicrobiële peptiden en polymeren die tot nu toe zijn gerapporteerd, " merkt Yang op. "Met hun supersnelle bacteriedodende werking en huidverdraagzaamheid, deze polymeren zijn veelbelovende kandidaten voor gebruik als chirurgische scrubs, handwas- en ontsmettingsmiddelen, " zij voegt toe.

De polymeren hebben twee belangrijke componenten:positieve ladingen en hydrofobe delen. Hun positief geladen componenten interageren met de negatief geladen membranen van pathogene microben, terwijl de hydrofobe delen van de polymeren de twee lagen vetcellen binnenin membranen binnendringen. Deze dubbele actie scheurt het membraan en vernietigt de microbe. Omdat de oppervlakken van zoogdiercellen minder negatief geladen zijn dan die van microben, cellen zoals rode bloedcellen zijn immuun voor de werking van de polymeren.

De onderzoekers ontdekten dat herhaald gebruik van het polymeer in subletale doses niet leidde tot bacteriële resistentie. In aanvulling, de polymeren zijn goedkoop te maken en kunnen worden gesynthetiseerd uit in de handel verkrijgbare uitgangsmaterialen.

"Voortbouwend op dit werk, we ontwikkelen biologisch afbreekbare versies van de polymeren, " zegt Yang. "Ze zijn ontworpen om te degraderen tot goedaardige, milieuvriendelijke verbindingen. Dergelijke biologisch afbreekbare antimicrobiële polymeren kunnen worden gebruikt als conserveermiddel in cosmetica en zelfs in voedingsproducten."