Onderzoekers van de Universiteit van Sheffield hebben, Voor de eerste keer, vervaardigde 3D-geprinte onderdelen die resistent zijn tegen veelvoorkomende bacteriën. Dit zou de verspreiding van infecties zoals MRSA in ziekenhuizen en verzorgingstehuizen kunnen stoppen, levens redden van kwetsbare patiënten.

Het onderzoek is vandaag (21 januari 2020) gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten door een interdisciplinair team van onderzoekers van de afdeling Werktuigbouwkunde van de universiteit en de School of Clinical Dentistry. Het onderzoek combineerde 3D-printen met een op zilver gebaseerde antibacteriële verbinding om de onderdelen te produceren.

Resultaten van het onderzoek hebben aangetoond dat de antibacteriële verbinding met succes kan worden verwerkt in bestaande 3D-printmaterialen zonder enige negatieve invloed op de verwerkbaarheid of de sterkte van het onderdeel, en dat onder de juiste voorwaarden, de resulterende delen vertonen antibacteriële eigenschappen zonder toxisch te zijn voor menselijke cellen. Er wordt verder gewerkt om de volledige omvang van dit vermogen te onderzoeken.

De bevindingen bieden het potentieel voor toepassingen in een breed scala van gebieden, inclusief medische hulpmiddelen, algemene onderdelen voor ziekenhuizen die onderhevig zijn aan veel menselijk contact, deurklinken of kinderspeelgoed, mondgezondheidsproducten (kunstgebitten) en consumentenproducten, zoals hoesjes voor mobiele telefoons. Op elk van deze gebieden zijn nog meer projecten gepland, met als doel om samen te werken met leiders in de industrie en het potentieel om een ​​aantal van deze producten op de markt te brengen.

Dr. Candice Majewski, leidende academicus op het project, die werkt in het Center for Advanced Additive Manufacturing in de afdeling Werktuigbouwkunde van de Universiteit van Sheffield, zei:"Beheersen van de verspreiding van schadelijke bacteriën, infectie en de toenemende resistentie tegen antibiotica is een wereldwijd probleem. Het introduceren van antibacteriële bescherming aan producten en apparaten op het punt van fabricage kan een essentieel hulpmiddel zijn in deze strijd.

"De meeste huidige 3D-geprinte producten hebben geen extra functionaliteit. Het toevoegen van antibacteriële eigenschappen in de productiefase zal een stapsgewijze verandering betekenen in ons gebruik van de mogelijkheden van de processen."

Producten zoals medische hulpmiddelen zijn vaak al gecoat met een antibacteriële verbinding en zijn onderworpen aan strikte en rigoureuze reinigings- of sterilisatieprocedures. Echter, hoewel dit een bepaald niveau van bescherming biedt, ze hebben hun beperkingen, zoals menselijke fouten bij het schoonmaken of schade aan de coating.

Er werden strenge testen en beeldvormingstechnieken uitgevoerd om het effect van het antibacteriële additief vast te stellen - kijkend naar het effect op de kwaliteit van het uiteindelijke onderdeel, zijn mechanische eigenschappen en of het het productieproces heeft overleefd.

Delen met en zonder het antibacteriële additief werden ondergedompeld in verschillende bacteriële oplossingen om te testen hoeveel bacteriën er na 24 uur nog over waren. Onderdelen die het antibacteriële additief bevatten, waren effectief tegen voorbeelden van de twee belangrijkste groepen bacteriën, Gram-positieve (Staphylococcus aureus) en Gram-negatieve (Pseudomonas aeruginosa), die beide veel verschillende soorten infecties kunnen veroorzaken.

Een bijkomend effect werd vastgesteld in het verminderen van het aantal bacteriën dat aan de onderdelen van het onderdeel kleeft. Bacteriën die vastzitten aan oppervlakken vormen 'biofilms' die vaak moeilijk te verwijderen zijn; in dit geval werd een anti-biofilm effect waargenomen, doordat bacteriën afsterven voordat ze aan de onderdelen konden kleven. Onderdelen werkten minder goed in vloeistof met veel voedingsstoffen - deze bleken het zilver te verstoren voordat het zijn werk kon doen. Dit zal mensen helpen beslissen in welke omgevingen ze deze technologie willen gebruiken. delen werden ook getest met menselijke cellen (routinematig gekweekt in het laboratorium) en bleken geen toxiciteit te hebben.

Dr. Bob Turner van de afdeling Computerwetenschappen van de universiteit, toegevoegd:"Onze interacties met microben zijn complex en tegenstrijdig - ze zijn essentieel voor ons voortbestaan ​​en ze kunnen ons doodslaan. Technologie zoals deze zal de sleutel zijn tot een geïnformeerd en duurzaam beheer van deze cruciale relatie met de natuur."

Bij dit onderzoek werd samengewerkt met microbioloog Dr. Joey Shepherd van de University's School of Clinical Dentistry, die zei:"Het opnemen van antibacteriële activiteit in 3D-geprinte onderdelen is een intrigerende nieuwe richting die alleen mogelijk wordt gemaakt door te werken als onderdeel van een geweldig team met complementaire vaardigheden en ervaring."

De studie, "Gebruik van op zilver gebaseerde additieven voor de ontwikkeling van antibacteriële functionaliteit in lasergesinterd polyamide 12 delen, " is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .