科学者らがインプラント後の感染を防ぐチタンスパイクを開発

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オーストラリアのRMIT大学のLe Hoang Phuc博士（30歳）と彼の同僚は、薬剤を必要とせずに細菌や真菌から患者を守るために、チタンインプラントに刻まれた微細なスパイクのモデルを作成した。

2020年以来、科学者たちはナノ構造材料上における様々な菌株の有害菌類との表面相互作用に関する研究を行ってきました。新たな研究では、昆虫（セミやトンボ）の羽根にある抗菌スパイクに着想を得た微細構造を持つ粗面が、真菌を含む薬剤耐性スーパーバグに効果的に対抗できることが実証されました。この研究は9月初旬にAdvanced Materials Interfaces誌に掲載されました。その後、科学者グループは、薬剤を必要とせずに細菌や真菌から患者を守るためのチタン製マイクロスパイクの設計も試みました。

多機能機械抗菌材料研究グループ（左から）、デンバー・リンクレイター、レ・ホアン・フック、エレナ・イワノヴァ、アルトゥーロ・アブルト＝メディナ、カロリン・デ・ソウザ。写真：RMIT大学 — 多機能機械抗菌材料研究グループ（左から）、デンバー・リンクレイター、レ・ホアン・フック、エレナ・イワノヴァ、アルトゥーロ・アブルト＝メディナ、カロリン・デ・ソウザ。写真： *RMIT大学*

チームのアプローチは、接触時に微生物を除去し、化学的な介入を最小限に抑えることに重点を置いています。フック氏とチームメンバーのデンバー・リンクレイター博士は、いくつかの微細なチタンシリンダー表面を用いて実験を行いました。

細菌細胞と同じ高さの特別に設計されたスパイクがチタンインプラントの表面に貼り付けられ、多剤耐性カンジダ菌を殺す効果についてテストされた。カンジダ菌は、院内医療機器感染症の10件中1件の原因となる、潜在的に致命的な真菌である。

その結果、微細なチタンスパイクが接触した有害細胞の約半分を破壊することができます。残った真菌細胞は損傷により生存できなくなり、増殖したり感染を引き起こしたりできなくなります。

研磨されたチタン表面上の無傷のカンジダ細胞 (左) と、マイクロスパイクチタン表面上の破裂したカンジダ細胞 (右)。 — 研磨されたチタン表面上の無傷のカンジダ細胞（左）と、マイクロスパイクチタン表面上の壊れたカンジダ細胞（右）。写真：*研究チーム*

デンバー・リンクレイター博士によると、タンパク質代謝分析の結果、損傷を受けたカンジダ・アルビカンス細胞は最大7日間にわたり代謝が著しく阻害され、増殖が阻害され、最終的には死滅することが示されました。残存した細胞はもはや生存できず、機能を停止します（アポトーシス、すなわちプログラム細胞死と呼ばれます）。

「この発見は、人工抗真菌表面が、危険な多剤耐性酵母によるバイオフィルムの形成をいかに防ぐことができるかを示している」と、昆虫の羽の細菌を殺す能力を最初に研究した研究者の一人、エレナ・イワノワ教授は語った。

フック博士によると、チタン製マイクロスパイクは現在、実現可能性試験の段階にあるとのことです。研究チームはまた、このモデルの抗真菌性を様々な微生物株に対して試験し、マイクロスパイクのサイズを最適化して抗菌・抗バクテリア効果を最大限に高めることを目指しています。

ヌー・クイン

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