Onderzoekers van McMaster University hebben een vervelend probleem opgelost door oppervlaktecoatings te maken die alles kunnen afstoten, zoals bacteriën, virussen en levende cellen, maar kan worden gewijzigd om gunstige uitzonderingen toe te staan.

De ontdekking houdt een belangrijke belofte in voor medische en andere toepassingen, waardoor implantaten zoals vaattransplantaten, vervangende hartkleppen en kunstmatige gewrichten om zich aan het lichaam te hechten zonder risico op infectie of bloedstolling.

De nieuwe nanotechnologie heeft het potentieel om valse positieven en negatieven in medische tests sterk te verminderen door interferentie van niet-doelwitelementen in bloed en urine te elimineren.

Het onderzoek voegt aanzienlijk nut toe aan volledig afstotende oppervlakken die sinds 2011 bestaan. Die oppervlaktecoatings zijn nuttig voor het waterdicht maken van telefoons en voorruiten, en het afstoten van bacteriën uit voedselbereidingsruimten, bijvoorbeeld, maar hebben beperkte bruikbaarheid geboden in medische toepassingen waar specifieke heilzame binding vereist is "Het was een enorme prestatie om volledig afstotende oppervlakken te hebben, maar om de voordelen van dergelijke oppervlakken te maximaliseren, we moesten een selectieve deur maken waarmee nuttige elementen zich aan die oppervlakken kunnen hechten, " legt Tohid DIdar van McMaster's Department of Mechanical Engineering en School of Biomedical Engineering uit, de senior auteur van een artikel dat vandaag in het tijdschrift verschijnt ACS Nano .

In het geval van een synthetische hartklep, bijvoorbeeld, een afstotende coating kan voorkomen dat bloedcellen gaan kleven en stolsels vormen, waardoor het een stuk veiliger is.

"Een coating die bloedcellen afstoot, zou mogelijk de noodzaak kunnen elimineren voor medicijnen zoals warfarine die na implantaten worden gebruikt om het risico op bloedstolsels te verminderen. " zegt co-auteur Sara Imani, een McMaster Ph.D. student Biomedische Technologie.

Nog altijd, ze legt uit, een volledig afstotende coating voorkomt ook dat het lichaam de nieuwe klep in het weefsel van het hart zelf integreert.

Door het oppervlak zo te ontwerpen dat adhesie alleen met hartweefselcellen mogelijk is, de onderzoekers maken het voor het lichaam mogelijk om de nieuwe klep op natuurlijke wijze te integreren, het vermijden van de complicaties van afstoting. Hetzelfde zou gelden voor andere implantaten, zoals kunstmatige gewrichten en stents die worden gebruikt om bloedvaten te openen.

"Als je wilt dat een apparaat beter presteert en niet wordt afgewezen door het lichaam, dit is wat je moet doen, " zegt co-auteur Maryam Badv, ook een McMaster Ph.D. student Biomedische Technologie. "Het is een enorm probleem in de geneeskunde."

Buiten het lichaam, selectief ontworpen afstotende oppervlakken zouden diagnostische tests veel nauwkeuriger kunnen maken door alleen het specifieke doelwit van een test toe te staan:een virus, bacterie of kankercel, bijvoorbeeld - vasthouden aan de biosensor die ernaar zoekt, een cruciaal voordeel gezien de uitdagingen van het testen in complexe vloeistoffen zoals bloed en urine.

De onderzoekers, die samenwerkte met Jeffrey Weitz van het Thrombosis &Atherosclerosis Research Institute van Hamilton Health Sciences om de uitdagingen te begrijpen die verband houden met het maken van succesvolle implantaten, werken nu aan de volgende onderzoeksfasen om hun werk klinisch te kunnen gebruiken.