Infecties zijn een gevreesde dreiging die fatale gevolgen kan hebben na een operatie, bij de behandeling van wonden, en tijdens tissue engineering. Biomimetische hydrogels met "ingebouwde" antimicrobiële eigenschappen kunnen dit gevaar aanzienlijk verminderen. In het journaal Angewandte Chemie , wetenschappers hebben nu een gel geïntroduceerd die wordt geactiveerd door rood licht om reactieve zuurstofverbindingen te produceren die bacteriën en schimmels effectief doden.

Hydrogels zijn molecuulnetwerken die water binnen hun rooster houden. Antimicrobiële hydrogels kunnen worden geproduceerd door het mengen met of het hechten van antimicrobiële componenten aan een polymeergel. Onderzoekers van de Hebei University of Technology, Tianjin (China), Radboud Universiteit, Nijmegen (Nederland), en de Universiteit van Queensland, Brisbane (Australië) koos een alternatieve route en gebruikte fotodynamische antimicrobiële chemotherapie als model. Bij deze techniek, fotosensitizers komen in een aangeslagen toestand wanneer ze worden bestraald met licht. Door een niet-stralende overgang, de fotosensitizer komt in een andere, langlevende opgewonden toestand. De overgang kan energie overbrengen naar zuurstofmoleculen, vormen zeer reactieve zuurstofsoorten die microben doden.

Daten, synthetische gels met fotodynamische antimicrobiële activiteit zijn noch biocompatibel noch biologisch afbreekbaar. Producten uit biologische bronnen, in tegenstelling tot, het risico van besmetting of immuunreacties herbergen en resultaten opleveren die moeilijk te reproduceren zijn. Het team onder leiding van Chengfen Xing overwon deze uitdaging door volledig synthetische hydrogels met biomimetische eigenschappen te gebruiken, dat zijn eigenschappen die biologische systemen nabootsen. Ze selecteerden een polymeer met een spiraalvormige ruggengraat (polyisocyanide met geënte ethyleenglycolketens) die poreuze, zeer biocompatibele hydrogels met een draadachtige architectuur die lijkt op de structuren en mechanische eigenschappen van biogels op basis van collageen en fibrine.

De onderzoekers combineerden dit type hydrogel met een fotosensitizer op basis van een polythiofeen. In oplossing vormt het ongeordende klonten en absorbeert het violet licht. Opname in de spiraalvormige gebieden van de hydrogel dwingt de polythiofenen in een rechte, lineaire configuratie. In deze vorm, de absorptie is aanzienlijk sterker en verschoven naar het rode gebied van het spectrum. Dit heeft de voorkeur omdat rood licht dieper kan doordringen en minder verbleking van het pigment veroorzaakt.

Zo verkregen de onderzoekers een gel met een uitstekende antimicrobiële werking tegen bacteriën, zoals Escherichia coli en Bacillus subtilis, evenals schimmels zoals Candida albicans. Dit zou een startpunt kunnen zijn voor het maken van wondverbanden met 'ingebouwde infectiestoppers'. De voordelen van deze methode om ziekteverwekkers te bestrijden:het is niet-invasief en het effect ervan is zowel plaats als duur controleerbaar. Zelfs antibioticaresistente bacteriën kunnen worden gedood en het risico op het veroorzaken van nieuwe resistenties is veel kleiner.