Wetenschappers creëren titanium spikes om infectie na implantaten te voorkomen

Dr. Le Hoang Phuc (30 jaar oud) en zijn collega's aan de RMIT Universiteit (Australië) creëerden een model van microscopisch kleine stekels die op titaniumimplantaten zijn gegraveerd om patiënten te beschermen tegen bacteriën en schimmels zonder dat er medicijnen nodig zijn.

Sinds 2020 doen wetenschappers onderzoek naar de oppervlakte-interacties tussen verschillende stammen schadelijke schimmels op nanogestructureerde materialen. Nieuw onderzoek heeft aangetoond dat ruwe oppervlakken met microscopische structuren, geïnspireerd op de antibacteriële stekels op insectenvleugels (cicaden, libellen), effectief medicijnresistente superbacteriën, waaronder schimmels, bestrijden. Het werk werd begin september gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials Interfaces . De groep wetenschappers probeerde vervolgens ook titanium microspikes te ontwerpen om patiënten te beschermen tegen bacteriën en schimmels zonder dat daarvoor medicijnen nodig zijn.

De onderzoeksgroep Multifunctionele Mechanische Antibacteriële Materialen (van links naar rechts): Denver Linklater, Le Hoang Phuc, Elena Ivanova, Arturo Aburto-Medina, Karolline De Sousa. Foto: RMIT University

De aanpak van het team richt zich op het elimineren van micro-organismen bij contact, waardoor chemische interventie wordt beperkt. Phuc en teamlid Dr. Denver Linklater experimenteerden met verschillende microscopisch kleine titanium cilinderoppervlakken.

De speciaal ontworpen spikes, die even hoog zijn als een bacteriële cel, werden op het oppervlak van titaniumimplantaten aangebracht en getest op hun effectiviteit bij het doden van multiresistente Candida, een potentieel dodelijke schimmel die de oorzaak is van één op de tien infecties met medische hulpmiddelen die in het ziekenhuis worden opgelopen.

Hierdoor kunnen de kleine titaniumspikes bij contact ongeveer de helft van de schadelijke cellen vernietigen. De resterende schimmelcellen kunnen door de schade niet langer overleven en zich niet voortplanten of een infectie veroorzaken.

Een intacte Candida-cel op een gepolijst titaniumoppervlak (links) en een gebroken Candida-cel op een microscopisch gepunt titaniumoppervlak (rechts). Foto: Onderzoeksteam

Volgens Dr. Denver Linklater toonde analyse van het eiwitmetabolisme aan dat beschadigde Candida albicans-cellen tot wel 7 dagen lang uitgebreid metabolisch werden geremd, waardoor ze zich niet meer konden voortplanten en uiteindelijk afstierven. De resterende cellen konden niet langer overleven en stopten met functioneren (dit wordt apoptose of geprogrammeerde celdood genoemd).

"Deze ontdekking laat zien hoe geconstrueerde antischimmeloppervlakken de vorming van biofilms door gevaarlijke, multiresistente gisten kunnen voorkomen", aldus professor Elena Ivanova, een van de eersten die onderzoek deed naar het vermogen om bacteriën op insectenvleugels te doden.

Dr. Phuc zei dat de titanium microspikes zich in de haalbaarheidstestfase bevinden. Het team wil ook de antischimmeleigenschappen van dit model testen tegen verschillende stammen micro-organismen om de grootte van de microspikes te optimaliseren voor optimale antimicrobiële en antibacteriële effectiviteit.

Nhu Quynh

Bronlink: https://vnexpress.net/nha-khoa-hoc-che-tao-gai-titan-ngan-nhiem-trung-sau-cay-ghep-4649502.html