Forskare vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg har utvecklat en metod för att förebygga bakterieinfektioner på medicinska implantat. Metoden går ut på att förse implantatet med ett grafenbaserat material med bakteriedödande molekyler som hindrar bakterierna från att fastna på implantatets yta. Studien har publicerats i Nature scientific reports.
En stor andel av alla vårdrelaterade infektioner beror på bakterieangrepp på olika slags medicinska hjälpmedel och implantat. I värsta fall kan infektionerna leda till att implantaten behöver plockas ut igen.
Infektionerna orsakas av bakterier som när de fastnat på en yta börjar att föröka sig. De bildar då en bakteriebeläggning, så kallad biofilm. Bakterier i biofilm är mer motståndskraftiga än andra bakterier och infektionerna är därför ofta svårbehandlade. För att förebygga dessa infektioner används antibiotika, vilket i sin tur leder till utvecklingen av antibiotikaresistens.
Använde material baserat på grafen
Det forskarna vid Chalmers tekniska högskola har gjort är att utveckla en metod för att täcka ett grafenbaserat material med bakteriedödande molekyler, som skulle kunna förhindra dessa infektioner.
– Vi har visat att vi kan binda vattenolösliga antibakteriella molekyler till grafen och att molekylerna frigörs kontinuerligt och kontrollerat från materialet. Det är en förutsättning för att metoden ska fungera. Dessutom är vår metod för att binda de aktiva molekylerna till grafen väldigt enkel och kan också enkelt anpassas till industriella processer, säger Santosh Pandit, forskare på institutionen för biologi och bioteknik vid Chalmers och en av författarna till studien, i ett pressmeddelande.
Det finns många vattenolösliga läkemedel och molekyler som skulle kunna användas som antibakteriell behandling. Men för att få dessa att fungera måste de alltså fästa på ytan vilket ofta är svårt och tar lång tid.
– Grafen har stor potential att interagera med hydrofoba molekyler eller läkemedel och vi har utnyttjat dessa egenskaper när vi har skapat vårt material. Processen för att binda de antibakteriella molekylerna sker bland annat med hjälp av ultraljud, säger Santosh Pandit.
Usnic-syra som utvinns ur lavar
Forskarna täckte grafenmaterialet med så kallad usnic-syra (UA) som utvinns ur vissa lavar. UA har visat sig ha bakteriedödande egenskaper.
I studien testades materialet motståndskraft med de patogena bakterierna Staphylococcus aureus och Staphylococcus epidermidis. Dessa bakterier bildar ofta biofilm på medicinska implantat. Materialet visade flera egenskaper som gav lovande resultat, bland annat frisläpptes UA-molekylerna kontinuerligt och hindrade därmed att biofilm bildades på ytan.
– Men ännu viktigare är att våra resultat visar att vi kan binda hydrofoba läkemedel till grafen med en enkel metod. Det banar väg för ett mer effektivt antibakteriellt skydd av biomedicinska produkter i framtiden. Nu planerar vi försök där vi kommer att binda in andra hydrofoba läkemedel med ännu större potential för att behandla eller förhindra olika kliniska infektioner, säger Santosh Pandit.
