Heup- en tandimplantaatoperaties zijn routine. Maar niet geheel risicovrij. Ze kunnen leiden tot een infectie die moeilijk onder controle te krijgen is met orale of intraveneuze antibiotica. In dergelijke gevallen, het implantaat zal waarschijnlijk moeten worden vervangen. Fraunhofer-onderzoekers kunnen nu een nauwkeurig afgestemd medicijn rechtstreeks op het vervangende implantaat aanbrengen en tegelijkertijd de effectiviteit van het antibioticum aanzienlijk verhogen via een synergie met zilverionen. Hun onderzoek zal van 12 tot 15 november te zien zijn op de beurzen MEDICA en COMPAMED in Düsseldorf, 2018 (hal 8a, stand P13).

Elke stap is pijnlijk - je kunt niet om een ​​nieuw kunstheupgewricht heen. Maar dergelijke operaties brengen het risico met zich mee dat bacteriën in de wond komen en zich ontwikkelen tot ernstige infecties. Normaal gesproken worden deze behandeld met antibiotica. Echter, sommige ziektekiemen zijn resistent tegen bepaalde antibiotica, en het toedienen van een voldoende sterke dosis orale of intraveneuze antibiotica om alle pathogenen op het implantaat te elimineren, is vaak onmogelijk. Het implantaat wordt onstabiel en moet worden vervangen. Hoe kan een nieuwe infectie worden vermeden?

Aanzienlijke verhoging van de werkzaamheid van het antibioticum

Als onderdeel van het "Synergy-Boost"-project, onderzoekers van de Fraunhofer Institutes for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM, voor Moleculaire Biologie en Toegepaste Ecologie IME, voor Celtherapie en Immunologie IZI, en voor Toxicologie en Experimentele Geneeskunde heeft ITEM samen een techniek ontwikkeld om verdere infectie te voorkomen. "We brengen het benodigde antibioticum rechtstreeks op het tweede implantaat aan - en brengen het precies op de plek waar het nodig is, " zegt Kai Borcherding, een wetenschapper bij Fraunhofer IFAM. "We hebben ook onderzocht hoe antibiotica en zilverionen synergetisch werken, de werkzaamheid van het medicijn aanzienlijk verhogen." Hoewel zowel het antibioticum als de zilverionen ziekteverwekkers kunnen elimineren, hun gecombineerde effect is veel sterker dan de som van hun individuele effecten – ze versterken elkaar.

Van zilverionen is al lang bekend dat ze het effect van antibiotica aanzienlijk versterken, maar onderzoek naar het mechanisme is beperkt gebleven tot geïsoleerde experimenten. De optimale verhouding van zilverionen tot antibiotische moleculen is niet alleen afhankelijk van het gebruikte medicijn, maar ook op welk micro-organisme moet worden gedood. De onderzoekers van Fraunhofer IME voerden aanvankelijk grootschalige screenings uit. Ze onderzochten 20 verschillende antibiotica met verschillende verhoudingen van zilverionen en op vier belangrijke pathogenen - in totaal meer dan 9000 tests - om de meest effectieve combinaties te identificeren.

Selecteren van antibiotica voor specifieke pathogenen en deze lokaal toepassen

Als patiënten een infectie hebben en een nieuw heupgewricht of een nieuw tandimplantaat nodig hebben, het eerste dat de arts zal doen, is een antibiogram genereren. Er wordt geschikt monstermateriaal genomen, de micro-organismen ervan worden gekweekt en vervolgens geanalyseerd om het juiste antibioticum te identificeren. Dit is een standaardprocedure. De arts brengt vervolgens het juiste antibioticum rechtstreeks op het implantaat aan. "Bij Fraunhofer IFAM, we hebben al onderzocht hoe de antibiotica bewaard kunnen worden, en hiervoor verschillende coatingmethodes ontwikkeld, ", zegt Borcherding. De onderzoekers hebben een manier gevonden om het oppervlak zo te structureren dat het het antibioticum opneemt. In een vacuüm, ze brengen de coating met zilver aan op het oppervlak van het implantaat. De ontwikkeling van het coatingproces is nu voltooid. Onderzoekers van Fraunhofer IZI en Fraunhofer ITEM moeten nu de werkzaamheid ervan verifiëren. Onderzoekers van Fraunhofer ITEM bereiden ook de documentatie voor die nodig is voor de goedkeuring van medische hulpmiddelen.

De wetenschappers in het "Synergy-Boost"-project proberen ook een andere vraag te beantwoorden:welke natuurlijke stoffen uit planten of bomen zijn mogelijk geschikt voor het synthetiseren van nieuwe antibiotica? De eerste resultaten van Fraunhofer IZI zijn veelbelovend, maar het zal nog enkele jaren duren voordat dergelijke antibiotica klaar zijn voor klinische proeven.