Ny metod kan göra implantat bakteriedödande

Tandimplantat och andra ortopediska implantat infekteras ofta av bakterier som bildar ett svårgenomträngligt ytskikt, så kallad biofilm, vilket gör bakterierna mer motståndskraftiga än andra bakterier. I värsta fall kan det leda till att implantaten måste plockas ut och ersättas. Det orsakar stort lidande hos patienterna, stora kostnader och hög belastning inom sjukvården världen över.

Nu har forskare vid Chalmers utvecklat en metod för att täcka ett grafenbaserat material med bakteriedödande molekyler, som skulle kunna användas för att hindra dessa bakterieinfektioner.

– Vi har visat att vi kan binda vattenolösliga antibakteriella molekyler till grafen och att molekylerna frigörs kontinuerligt och kontrollerat från materialet, säger Santosh Pandit, forskare på institutionen för biologi och bioteknik vid Chalmers.

Grafen bra som fästmaterial

Det finns en mängd vattenolösliga, eller hydrofoba, läkemedel och molekyler som har potential att användas inom antibakteriell behandling. Men för att de ska kunna användas i kroppen måste de fästas på ett material, vilket kan vara svårt och tidskrävande.

– 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.

I studien täcktes grafenmaterialet med så kallad usnic-syra som utvinns ur vissa lavar, till exempel skägglav. Tidigare forskning har visat att usnic-syran har goda bakteriedödande egenskaper och slår ut bakterier genom att förhindra att de bildar nukleinsyror, byggstenarna i RNA, och därmed blockera proteinproduktion i cellen.

Banar väg för framtida läkemedel

Materialets motståndskraft testades med bakterierna Staphylococcus aureus och Staphylococcus epidermidis, som ofta bildar biofilm på medicinska implantat och infekterar närliggande vävnader. Forskarna kunde se att materialet visade upp ett flertal egenskaper som gav lovande resultat. Förutom att metoden där usnic-syra integrerades i grafenmaterialets yta fungerade väl, dokumenterade man också att syra-molekylerna frisläpptes kontinuerligt, vilket i sin tur hindrade 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.

Vetenskaplig artikel:

Sustained release of usnic acid from graphene coatings ensures long term antibiofilm protection.

Kontakt:

Santosh Pandit, institutionen för biologi och bioteknik, Chalmers, pandit@chalmers.se