Volgens sommige schattingen bacteriestammen die resistent zijn tegen antibiotica - de zogenaamde superbacteriën - zullen tegen 2050 meer sterfgevallen veroorzaken dan kanker.

Biomedische en scheikundige onderzoekers van de Colorado State University gebruiken creatieve tactieken om deze superbacteriën en hun invasiemechanismen te ondermijnen. Vooral, ze bedenken nieuwe manieren om te voorkomen dat schadelijke bacteriën plakkerige matrices vormen die biofilms worden genoemd - en om dit te doen zonder antibiotica.

Onderzoekers van het laboratorium van Melissa Reynolds, universitair hoofddocent scheikunde en de School of Biomedical Engineering, hebben een nieuw materiaal gecreëerd dat de biofilmvorming van de virulente superbacteriën remt Pseudomonas aeruginosa . hun materiaal, beschreven in Geavanceerde functionele materialen , zou de basis kunnen vormen voor een nieuw soort antibacterieel oppervlak dat infecties voorkomt en onze afhankelijkheid van antibiotica vermindert.

Bella Neufeld, de eerste auteur en afgestudeerde student die het onderzoek leidde, legde uit dat haar passie voor het vinden van nieuwe manieren om superbacteriën te bestrijden wordt gemotiveerd door hoe adaptief en ondoordringbaar ze zijn, vooral als ze biofilms mogen vormen.

"Biofilms zijn smerig als ze eenmaal zijn gevormd, en ongelooflijk moeilijk te verwijderen, ' zei Neufeld.

Veel mensen stellen zich bacteriën en andere micro-organismen in hun vriendelijker, vrij zwevende staat - zoals plankton dat in een petrischaal op de middelbare school zwemt. Maar wanneer bacteriën zich aan een oppervlak kunnen hechten en een biofilm vormen, ze worden sterker en resistenter tegen normale medicijnen.

In een klassiek voorbeeld, patiënten met cystische fibrose worden ziek door hordes P. aeruginosa bacteriën die een kleverige film vormen op de endotheelcellen van de longen van de patiënt. Zodra die bacteriën zich hechten, drugs zullen hen niet doden.

Of, een wond kan geïnfecteerd raken met een bacteriële biofilm, waardoor het voor die wond moeilijker wordt om te genezen.

De onderzoeksgroep van Reynolds maakt biocompatibele apparaten en materialen die infectiebestendig zijn en niet door het lichaam worden afgewezen. In dit meest recente werk ze hebben een materiaal ontworpen met inherente eigenschappen die ervoor zorgen dat er zich geen bacteriële film vormt.

In het labortorium, ze toonden een vermindering van 85 procent in P. aeruginosa adhesie van biofilms. Ze hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar de herbruikbaarheid van hun film. Dit gaf aan dat de antibacteriële eigenschappen worden aangedreven door iets dat inherent is aan het materiaal, zodat de werkzaamheid ervan niet zou vervagen in een klinische omgeving.

Ze gebruikten een materiaal waarmee ze eerder hebben gewerkt voor andere antimicrobiële toepassingen, een op koper gebaseerd metaal-organisch raamwerk dat stabiel is in water. Ze hebben het koper-metaal-organische raamwerk ingebed in een matrix van chitosan, een materiaal afgeleid van het polysacharide chitine, waaruit insectenvleugels en garnalenschelpen bestaan. Chitosan wordt al veel gebruikt als wondverband en hemostatisch middel.

Neufeld zegt dat het nieuwe biomateriaal nieuwe wegen kan vormen voor antibacteriële oppervlakken. Bijvoorbeeld, het materiaal zou kunnen worden gebruikt voor een wondverband dat, in plaats van gaas, zou worden gemaakt van de chitosanmatrix.

Het onderzoek combineerde expertise in materiaalsynthese en biologische testen. Co-auteurs met Neufeld en Reynolds waren CSU-afgestudeerde studenten Megan Neufeld (geen familie) en Alec Lutzke; en Lawrence University-student Sarah Schweickart.