Nieuwe biomaterialen ontwikkeld aan de Universiteit van Bayreuth elimineren het risico op infectie en vergemakkelijken genezingsprocessen. Een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Dr. Thomas Scheibel is erin geslaagd om deze voor de biogeneeskunde zeer relevante materiaaleigenschappen te combineren. Deze nanogestructureerde materialen zijn gebaseerd op spinnenzijde-eiwitten. Ze voorkomen kolonisatie door bacteriën en schimmels, maar tegelijkertijd proactief helpen bij de regeneratie van menselijk weefsel. Ze zijn daarom ideaal voor implantaten, wondverband, prothesen, contactlenzen, en andere alledaagse hulpmiddelen. De wetenschappers hebben hun innovatie gepresenteerd in het tijdschrift Materialen vandaag .

Het is een algemeen onderschat infectierisico:microben die zich nestelen op de oppervlakken van voorwerpen die onmisbaar zijn bij medische therapie of voor de kwaliteit van leven in het algemeen. Geleidelijk, ze vormen een dichte, vaak onzichtbare biofilm die niet gemakkelijk kan worden verwijderd, zelfs door reinigingsmiddelen, en die vaak resistent is tegen antibiotica en antimycotica. Bacteriën en schimmels kunnen dan migreren naar het aangrenzende weefsel van het organisme. Als resultaat, ze interfereren niet alleen met verschillende genezingsprocessen, maar kan zelfs levensbedreigende infecties veroorzaken.

Met een nieuwe onderzoeksaanpak, Wetenschappers van de Universiteit van Bayreuth hebben nu een oplossing voor dit probleem gevonden. Met behulp van biotechnologisch geproduceerde spinnenzijde-eiwitten, ze hebben een materiaal ontwikkeld dat de aanhechting van pathogene microben voorkomt. Zelfs streptokokken, bestand tegen meerdere antibacteriële middelen (MRSA), geen kans hebben om zich op het materiaaloppervlak te nestelen. Biofilms die groeien op medische instrumenten, sportuitrusting, contactlenzen, prothesen, en andere alledaagse voorwerpen kunnen daarom binnenkort geschiedenis zijn.

Bovendien, de materialen zijn ontworpen om tegelijkertijd de hechting en proliferatie van menselijke cellen op hun oppervlak te bevorderen. Als ze kunnen worden gebruikt voor b.v. wondverband, huidvervanging, of implantaten, ze ondersteunen proactief de regeneratie van beschadigd of verloren weefsel. In tegenstelling tot andere materialen die eerder werden gebruikt om weefsel te regenereren, het infectierisico is intrinsiek geëlimineerd. Microbieel resistente coatings voor een verscheidenheid aan biomedische en technische toepassingen zullen dus in de nabije toekomst beschikbaar komen.

De Bayreuth-onderzoekers hebben de microbe-afstotende functie tot nu toe met succes getest op twee soorten spinzijdematerialen:op films en coatings van slechts enkele nanometers dik en op driedimensionale hydrogel-steigers die kunnen dienen als voorlopers voor weefselregeneratie. "Onze onderzoeken tot nu toe hebben geleid tot een bevinding die absoluut baanbrekend is voor toekomstig onderzoekswerk. de microbe-afstotende eigenschappen van de door ons ontwikkelde biomaterialen zijn niet gebaseerd op giftige, d.w.z. niet celvernietigend, Effecten. De beslissende factor ligt eerder in structuren op nanometerniveau, die de spinzijde-oppervlakken microbe-afstotend maken. Ze maken het voor ziekteverwekkers onmogelijk om zich aan deze oppervlakken te hechten", legt prof. dr. Thomas Scheibel uit, wie is de voorzitter van Biomaterialen aan de Universiteit van Bayreuth.

"Een ander fascinerend aspect is dat de natuur opnieuw heeft bewezen het ideale rolmodel te zijn voor zeer geavanceerde materiaalconcepten. Natuurlijk spinrag is zeer goed bestand tegen microbiële aantasting en de reproductie van deze eigenschappen op een biotechnologische manier is een doorbraak", voegt Prof. Dr.-Ing. Gregor Lang, een van de twee eerste auteurs en hoofd van de onderzoeksgroep Biopolymer Processing aan de Universiteit van Bayreuth.

In de Bayreuth-laboratoria, spinzijde-eiwitten zijn speciaal ontworpen met verschillende nanostructuren om biomedisch relevante eigenschappen voor specifieke toepassingen te optimaliseren. Alweer, de genetwerkte onderzoeksfaciliteiten op de Bayreuth-campus hebben hun waarde bewezen. Samen met het Bavarian Polymer Institute (BPI), drie andere interdisciplinaire onderzoeksinstituten van de Universiteit van Bayreuth waren betrokken bij deze onderzoeksdoorbraak:het Bayreuth Centre for Material Science &Engineering (BayMAT), het Bayreuth Centrum voor Colloïden &Interfaces (BZKG), en het Bayreuth Centrum voor Moleculaire Biowetenschappen (BZKG).