In plastic medische oppervlakken geïntegreerde grafiet-nanoplaatjes kunnen infecties voorkomen, het doden van 99,99 procent van de bacteriën die zich proberen te hechten - een goedkope en haalbare mogelijke oplossing voor een probleem dat miljoenen treft, kost enorm veel tijd en geld, en versnelt de antibioticaresistentie. Dit blijkt uit onderzoek van de Chalmers University of Technology, Zweden, in het journaal Klein .

Elk jaar, meer dan vier miljoen mensen in Europa worden getroffen door infecties die zijn opgelopen tijdens procedures in de gezondheidszorg, volgens het Europees Centrum voor ziektepreventie en -bestrijding (ECDC). Veel hiervan zijn bacteriële infecties die zich ontwikkelen rond medische hulpmiddelen en implantaten in het lichaam, zoals katheters, heup- en knieprothesen of tandheelkundige implantaten. In het ergste geval moeten de implantaten worden verwijderd.

Dergelijke bacteriële infecties kunnen patiënten veel leed veroorzaken en de gezondheidszorg veel tijd en geld kosten. Aanvullend, grote hoeveelheden antibiotica worden momenteel gebruikt om dergelijke infecties te behandelen en te voorkomen, kost meer geld, en het versnellen van de ontwikkeling van antibioticaresistentie.

"Het doel van ons onderzoek is om antibacteriële oppervlakken te ontwikkelen die het aantal infecties en de daaropvolgende behoefte aan antibiotica kunnen verminderen, en waartegen bacteriën geen resistentie kunnen ontwikkelen. We hebben nu aangetoond dat op maat gemaakte oppervlakken, gevormd uit een mengsel van polyethyleen en grafiet-nanoplaatjes, 99,99 procent van de bacteriën kunnen doden die zich aan het oppervlak proberen te hechten. " zegt Santosh Pandit, postdoctoraal onderzoeker in de onderzoeksgroep van professor Ivan Mijakovic bij de afdeling Systeembiologie, Afdeling Biologie en Biotechnologie, Chalmers University of Technology.

Infecties op implantaten worden veroorzaakt door bacteriën die zich in het lichaam verplaatsen in vloeistoffen zoals bloed, op zoek naar een oppervlak om aan te hechten. Als ze op een geschikt oppervlak landen, ze beginnen zich te vermenigvuldigen en vormen een biofilm - een bacteriële coating.

Eerdere studies van de Chalmers-onderzoekers lieten zien hoe verticale vlokken grafeen, geplaatst op het oppervlak van een implantaat, zou een beschermende laag kunnen vormen, waardoor het voor bacteriën onmogelijk wordt om zich te hechten aan gebouwen die zijn ontworpen om te voorkomen dat vogels nestelen. De grafeenvlokken beschadigen het celmembraan, het doden van de bacteriën. Maar het produceren van deze grafeenvlokken is duur, en momenteel niet haalbaar voor grootschalige productie.

"Maar nu, we hebben dezelfde uitstekende antibacteriële effecten bereikt, maar met relatief goedkope grafiet-nanoplaatjes, gemengd met een zeer veelzijdig polymeer. het polymeer, of kunststof, is niet inherent compatibel met de grafiet-nanoplaatjes, maar met standaard plastic productietechnieken, we zijn erin geslaagd de microstructuur van het materiaal op maat te maken, met vrij hoge vulstofladingen, om het gewenste effect te bereiken. En nu heeft het een groot potentieel voor een aantal biomedische toepassingen, " zegt Roland Kádár, Universitair hoofddocent bij de afdeling Industrial and Materials Science in Chalmers.

De nanobloedplaatjes op het oppervlak van de implantaten voorkomen bacteriële infectie, maar cruciaal, zonder gezonde menselijke cellen te beschadigen. Menselijke cellen zijn ongeveer 25 keer groter dan bacteriën, dus terwijl de grafiet-nanoplaatjes uit elkaar snijden en bacteriën doden, ze krabben nauwelijks aan een menselijke cel.

"Naast het verminderen van het lijden van patiënten en de behoefte aan antibiotica, implantaten zoals deze kunnen leiden tot minder behoefte aan vervolgwerk, omdat ze veel langer in het lichaam kunnen blijven dan de tegenwoordig gebruikte, ", zegt Santosh Pandit. "Ons onderzoek zou ook kunnen bijdragen aan het verminderen van de enorme kosten die dergelijke infecties wereldwijd veroorzaken in de gezondheidszorg."

In de studie, de onderzoekers experimenteerden met verschillende concentraties grafiet-nanoplaatjes en het plastic materiaal. Een samenstelling van ongeveer 15-20 procent grafiet-nanoplaatjes had het grootste antibacteriële effect, op voorwaarde dat de morfologie zeer gestructureerd is.

"Net als in de vorige studie, de beslissende factor is het correct oriënteren en distribueren van de grafiet-nanoplaatjes. Ze moeten heel precies worden geordend om een ​​maximaal effect te bereiken, ", zegt Roland Kádár.