libellen vleugels, lotusbladeren, cicadevleugels - dankzij millennia van evolutie, de natuur heeft de manier waarop deze oppervlakken en andere zich gedragen geoptimaliseerd om antibacteriële functionaliteit te bieden.

Een internationaal, interdisciplinair team van onderzoekers probeert de beste manier te vinden om deze kenmerken te vertalen naar op de natuur geïnspireerde bacteriedodende oppervlakken voor gebruik in medische implantaten. Ze bespreken de oppervlaktestructuren en chemische samenstellingen voor een ideaal implantaatmateriaal in het tijdschrift Technische Natuurkunde Beoordelingen .

"Objecten in de natuur hebben zulke unieke kenmerken, als stekels scherper dan een bacterie, die hen de kracht geven om een ​​bacterie te verstoren en te doden, waardoor ze antibacterieel zijn, " zei Saurav Goel, een auteur van de London South Bank University. "We kunnen deze functies maken met onze ultraprecisie-engineeringinstrumenten."

Ondanks vele onderzoeken naar de mechanismen waarmee natuurlijke oppervlakken bacteriën doden, of het nu door chemische reacties is, de ruwheid van het oppervlak, het vermogen van bacteriën om op het oppervlak te rusten, of iets anders - commerciële exploitatie is vrijwel onbestaande. De auteurs zeiden dat dit gedeeltelijk te wijten is aan het gebrek aan geschikte productietechnieken die deze op de natuur geïnspireerde functies met gecontroleerde nauwkeurigheid op grote schaal kunnen produceren, die Goel beschrijft als een van de belangrijkste puzzels waarmee de 21e-eeuwse toegepaste natuurkunde wordt geconfronteerd.

Goel en zijn team werken aan de ontwikkeling van een nieuwe op laser gebaseerde techniek die de oppervlakte-eigenschappen van een materiaal kan wijzigen door de gewenste kenmerken op een vrije vorm te vervaardigen, gebaseerd op 3D-computermodellen die ze hebben gegenereerd. Zodra de methode volledig is ontwikkeld, ze zijn van plan om een ​​demonstratief prototype van een implantaat te maken, die zal worden getest om de bacteriële activiteit te controleren.

"Het einddoel is een prothese die ik kan implanteren met klinisch bewijs dat het bacteriën doodt en het infectiepercentage vermindert, " zei Oliver Pearce, een auteur van het Milton Keynes University Hospital in Buckinghamshire, Engeland.

Hoewel het percentage infecties veroorzaakt door implantaten vrij laag is, met zoveel protheses in gebruik over de hele wereld, het aantal besmettingen is groot, een enorme kostenpost voor de gezondheidszorgstelsels. Echter, de overgrote meerderheid hiervan wordt veroorzaakt door stafylokokken en streptokokken, dus het uitroeien van hun effect zou infecties tot 90% verminderen. De technologie is veelzijdig en zou toepasbaar zijn op protheses in alle delen van het lichaam.

"Het is simplistisch om een ​​geavanceerd oppervlak te hebben dat bacteriën doodt en om te zeggen dat het infectieprobleem is uitgeroeid, "Zei Pearce. "Het zal niet alle infecties elimineren, maar in mijn gedachten, het zal het tarief aanzienlijk lager maken."