Onderzoekers van de Chalmers University of Technology, Zweden, hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat infecties in wonden voorkomt, een speciaal ontworpen hydrogel die werkt tegen alle soorten bacteriën, inclusief antibioticaresistente stammen. Het nieuwe materiaal biedt veel hoop voor de bestrijding van een groeiend mondiaal probleem.

De Wereldgezondheidsorganisatie beschrijft antibioticaresistente bacteriën als een van de grootste bedreigingen voor de wereldwijde gezondheid. Om het probleem aan te pakken is een verschuiving nodig in de manier waarop we antibiotica gebruiken, en nieuw, duurzame medische technologieën moeten worden ontwikkeld.

"Na het testen van onze nieuwe hydrogel op verschillende soorten bacteriën, we zagen een hoge mate van effectiviteit, ook tegen die welke resistent zijn geworden tegen antibiotica, " zegt Martin Andersson, onderzoeksleider voor de studie en hoogleraar aan de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie aan de Chalmers University of Technology.

Onderzoek en ontwikkeling van het materiaal is al vele jaren aan de gang bij de groep van Martin Andersson in Chalmers, gaandeweg in omvang toenemen, met bijzondere aandacht voor de mogelijkheden voor wondzorg. Nutsvoorzieningen, de resultaten worden als wetenschappelijk artikel in het tijdschrift gepubliceerd ACS Biomaterialen Wetenschap &Techniek.

Het belangrijkste doel van de studies tot nu toe was het verkennen van nieuwe medische technologische oplossingen om het gebruik van systemische antibiotica te verminderen. Resistente bacteriën veroorzaken een zogenaamde ziekenhuisinfectie - een levensbedreigende aandoening die wereldwijd steeds vaker voorkomt.

Het natuurlijke immuunsysteem nabootsen

De werkzame stof in het nieuwe bacteriedodende materiaal bestaat uit antimicrobiële peptiden, kleine eiwitten die van nature in het immuunsysteem voorkomen.

"Met dit soort peptiden, er is een zeer laag risico voor bacteriën om er resistentie tegen te ontwikkelen, omdat ze alleen het buitenste membraan van de bacteriën aantasten. Dat is misschien wel de belangrijkste reden waarom ze zo interessant zijn om mee te werken, ", zegt Martin Andersson.

Onderzoekers hebben lang geprobeerd manieren te vinden om deze peptiden in medische toepassingen te gebruiken, maar tot nu toe zonder veel succes. Het probleem is dat ze snel afbreken als ze in contact komen met lichaamsvloeistoffen zoals bloed. De huidige studie beschrijft hoe de onderzoekers het probleem wisten te overwinnen door de ontwikkeling van een nanogestructureerde hydrogel, waarin de peptiden permanent zijn gebonden, het creëren van een beschermende omgeving.

"Het materiaal is veelbelovend. Het is onschadelijk voor de lichaamseigen cellen en zacht voor de huid. In onze metingen het beschermende effect van de hydrogel op de antimicrobiële peptiden is duidelijk - de peptiden breken veel langzamer af wanneer ze eraan gebonden zijn, " zegt Edvin Blomstrand, doctoraatsstudent aan de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie van Chalmers, en een van de hoofdauteurs van het artikel.

"We hadden goede resultaten verwacht, maar we waren echt positief verrast over hoe effectief het materiaal is gebleken, ", voegt Martin Andersson toe.

Volgens de onderzoekers is dit nieuwe materiaal is het eerste medische hulpmiddel dat succesvol gebruik maakt van antimicrobiële peptiden op een klinisch en commercieel haalbare manier. Er zijn veel gevarieerde en veelbelovende mogelijkheden voor klinische toepassing.

Startupbedrijf Amferia brengt het onderzoek van lab naar markt

In recente jaren, fundamenteel onderzoek naar de antimicrobiële peptide hydrogel loopt parallel met de commerciële ontwikkeling van de innovatie via het spin-off bedrijf Amferia AB.

Het bedrijf werd in 2018 opgericht door Martin Andersson samen met Saba Atefyekta en Anand Kumar Rajasekharan, die beiden hun proefschrift verdedigden bij Chalmers' Department of Chemistry and Chemical Engineering.

Het materiaal en het idee, die momenteel wordt ontwikkeld als een antibacteriële wondpleister, heeft wereldwijd belangstelling gewekt, het aantrekken van aanzienlijke investeringen en het ontvangen van verschillende onderscheidingen. Het bedrijf werkt intensief om het materiaal op de markt te krijgen, zodat het de bredere samenleving ten goede kan komen.

Voordat het nieuwe materiaal ziekenhuizen en patiënten ten goede kan komen, klinische studies nodig zijn, die aan de gang zijn. Een CE-markering van het materiaal zal naar verwachting in 2022 worden voltooid. de versie van de wondpleister van het nieuwe materiaal wordt getest in veterinaire zorg, voor het behandelen van huisdieren. Het bedrijf Amferia AB werkt al samen met een aantal veterinaire klinieken in heel Europa waar de hydrogel nu wordt getest.

"Amferia is onlangs een strategisch partnerschap aangegaan met de grootste distributeur van hoogwaardige medische en diagnostische apparaten in Zweden om deze wondverzorgingsproducten in 2021 gezamenlijk te lanceren voor de Zweedse veterinaire markt", zegt Martin Andersson.

Meer over antimicrobiële peptiden en het nieuwe materiaal

De gunstige eigenschappen van antimicrobiële peptiden zijn al enkele decennia bekend, en duizenden verschillende variëteiten die voorkomen in het natuurlijke immuunsysteem van mensen, dieren en planten zijn ontdekt. Onderzoekers hebben lang geprobeerd hun natuurlijke functie na te bootsen en te gebruiken om infecties te voorkomen en te behandelen zonder traditionele antibiotica te hoeven gebruiken. Echter, omdat de peptiden worden afgebroken zodra ze in contact komen met bloed of andere lichaamsvloeistoffen, succesvol klinisch gebruik is ongrijpbaar gebleken. De onderzoekers wisten dat er slimme nieuwe oplossingen nodig waren om het peptide te beschermen tegen afbraak. Het nieuwe materiaal in de studie is zeer goed gebleken, waardoor de peptiden direct op wonden en verwondingen op het lichaam kunnen worden aangebracht, met het effect van zowel het voorkomen als het behandelen van infectie. Het materiaal is ook niet giftig, zodat het direct op de huid kan worden gebruikt. Het potentieel van dit nieuwe materiaal blijkt ook uit de flexibiliteit die het biedt voor verschillende soorten producten.

"Tot dusver, we hebben het materiaal vooral voor ogen als wondverzorgingsverband, maar we werken aan een nieuwe studie die het potentieel voor een wondverzorgingsspray onderzoekt, ', zegt Edvin Blomstrand.