(PhysOrg.com) -- Met behulp van een geavanceerde vorm van een rubberen stempel, onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om een ​​ultradunne antibacteriële coating op een wond te hechten.

Het actieve ingrediënt, zilver, "wordt al eeuwenlang gebruikt om infecties te voorkomen en te behandelen, " zegt eerste auteur Ankit Agarwal, een postdoctoraal onderzoeker in chemische en biologische technologie aan de Universiteit van Wisconsin-Madison. "Maar zilver kan ook huidcellen doden, en daarom moeten we materialen ontwikkelen die antibacteriële maar niet-toxische hoeveelheden zilver aan wonden afgeven."

In een onderzoek dat zojuist in het tijdschrift is gepubliceerd Geavanceerde functionele materialen , Agarwal, professor scheikundige en biologische technologie Nicholas Abbott, en collega's beschreven een proces voor het maken van een transparante ultradunne polymeercoating die nauwkeurige ladingen van extreem fijne zilveren nanodeeltjes draagt.

de bekleding, slechts een paar moleculen dik, werd geassembleerd op een flexibel stuk rubber en vervolgens met rubber gestempeld op een stuk kadaverhuid dat een wond in het experiment simuleerde.

Om de activiteit tegen bacteriën te testen, de onderzoekers behandelden huidmonsters met twee bacteriën die vaak wonden infecteren. Met behulp van een zilverdosering die de huidcellen in eerdere tests niet had beschadigd, de bacteriën waren binnen 12 uur niet detecteerbaar, zegt Agarwal.

Aanhoudende wonden zijn een belangrijke oorzaak van pijn, kosten en arbeidsongeschiktheid. Ongeveer twee miljoen mensen in de Verenigde Staten zoeken elk jaar ziekenhuiszorg voor brandwonden, en nog eens zes miljoen mensen hebben chronische wonden door andere oorzaken.

"Chronische wonden zijn een grote nationale last, " zegt Michael Schurr, een medewerker van de studie die hoogleraar chirurgie is aan UW-Madison. "Als je kijkt naar de komende epidemie van diabetes, voetulcera komen zeer vaak voor bij diabetes, en ze leiden vaak tot amputatie. Ondanks alle vooruitgang in chirurgie en geneeskunde, de wondzorg die we nu bieden is vrijwel hetzelfde als wat we 20 of 50 jaar geleden boden."

Contactprinten met stempels wordt in de industrie veel gebruikt voor het aanbrengen van nauwkeurige coatings op metaal en glas, Agarwal zegt, maar de onderzoekers moesten een methode bedenken om de polymeerlaag over te brengen op een zachtere huid. "We hebben gevonden, toevallig, dat als we bepaalde korrels ter grootte van een micrometer in de films introduceren, het verbetert de overdracht van films op zachte materialen aanzienlijk, ' zegt Agarwal.

De technologie, ontwikkeld in samenwerking met Charles Czuprynski van UW-Madison en Christopher Murphy, die nu aan de Universiteit van Californië werkt, biedt veel voordelen, zegt Agarwal. Eerst, het plaatst de zilveren nanodeeltjes direct in de wond, waardoor niet-toxische zilverdoses (tot 100 keer lager dan wat wordt gebruikt in commerciële zilververbanden) antibacteriële activiteit hebben. Tweede, chemische ingenieurs zouden in staat moeten zijn om een ​​versie met aanhoudende afgifte te maken om de noodzaak van herhaalde toepassingen en pijnlijke verbandwisselingen te verminderen.

Verder, terwijl bacteriën efficiënt resistentie tegen antibiotica kunnen ontwikkelen, ze ontwikkelen vrijwel nooit resistentie tegen zilver. "Het zilver werkt door bacteriële celmembranen te beschadigen en de metabolische functies van de microben te verstoren, ", zegt Agarwal. Zilver kan ook schimmels en gisten doden en virussen inactiveren.

De films met zilveren nanodeeltjes zijn samengesteld uit honderden afzonderlijke lagen en het duurt enkele uren om ze voor te bereiden op een robotmachine op de campus. Maar geen van deze chemie hoeft in de buurt van de patiënt te worden gedaan, Agarwal zegt, en het stempelproces zelf duurt slechts 30 seconden. In het labortorium, de stempels worden op de huid van het kadaver gedrukt met behulp van een handroller zoals die kunstenaars gebruiken om houtsneden te maken.

Voorlopige studies hebben aangetoond dat de films en het stempelproces de genezing van wonden bij diabetische muizen niet belemmeren, zegt Agarwal. Verdere studies, geregisseerd door Jonathan McAnulty van de UW-Madison School of Veterinary Medicine, onderzoeken de antibacteriële werking van zilver-nanodeeltjesfilms in geïnfecteerde wonden bij muizen en varkens.

Het proces zou meer in het algemeen kunnen worden gebruikt, zegt Abbott. "Deze methode is toepasbaar op een reeks zachte materialen en kan een verscheidenheid aan moleculen op het weefseloppervlak opnemen die het fundamentele celgedrag dat bij genezing betrokken is, kunnen beïnvloeden."

Als en wanneer de technologie de dierproeven doorstaat, het wordt tijd om proeven op mensen voor te bereiden. "We hebben een multidisciplinair team van veterinaire wetenschappers, chemici, chirurgen, chemische ingenieurs en materiaalwetenschappers die ervaring hebben met het nemen van medische hulpmiddelen via de Food and Drug Administration, " zegt Agarwal. "De behoefte is groot, maar het kan nog een paar jaar duren voordat de behandeling beschikbaar is voor patiënten."