En ny teknik kan få betydelse för att motverka infektioner när olika implantat opereras in i kroppen. Metoden som utvecklats på Chalmers går ut på att belysa och värma upp små guldstavar på implantatens yta. De fungerar ungefär som en stekpanna där bakterierna hettas upp och dör.
Vid kirurgiska ingrepp uppstår lätt infektioner som orsakas av bakterier. Risken ökar när främmande material, till exempel en höft- eller knäprotes, förs in i kroppen.
Närvaron av materialet försvagar kroppens immunförsvar och behandling med antibiotika blir nödvändig. Ofta krävs höga doser och lång behandling. Detta behov kan leda till risk för ökad antibiotikaresistens, som är ett hot mot folkhälsan.
Guldstavar på implantat
Forskare vid Chalmers har nu utvecklat en metod där värme används för att döda bakterier. Tekniken går ut på att fästa ytterst små stavar, i nanostorlek, av guld på implantatet.
När så kallat nära infrarött ljus, NIR, träffar implantatets yta värms stavarna och fungerar som små värmeelement. Eftersom de är så små blir det en mycket lokal uppvärmning, som dödar bakterierna utan att värma upp omkringliggande vävnad.
– Guldstavarna tar upp ljuset, guldets elektroner sätts i rörelse, och slutligen avger nanostavarna värme. Man kan säga att guldnanostavarna fungerar som en liten stekpanna som steker ihjäl bakterierna, säger Maja Uusitalo, doktorand på Chalmers.
Belysa via huden
NIR-ljus är osynligt för ögat, men har förmågan att tränga igenom mänsklig vävnad. Denna egenskap gör det möjligt att värma upp guldstavarna på implantatets yta inne i kroppen genom att belysa huden.
Guldstavarna är glest fördelade och täcker endast cirka tio procent av implantatets yta. Det innebär att materialets goda egenskaper, till exempel förmågan att fästa vid ben, bibehålls i stor utsträckning.
– Tricket är att skräddarsy storleken på stavarna. Gör man dem lite mindre eller lite större så absorberar de ljus av fel våglängder. Vi vill att ljuset som absorberas ska vara sådant att det kan penetrera hud och vävnad väl. För när implantatet väl sitter inne i kroppen så måste ljuset kunna nå ytan på protesen, säger Martin Andersson, professor och forskningsledare på Chalmers.
Blir antibakteriella
Guldnanostavarna är i sig själva helt passiva på ytan innan NIR-ljuset belyser dem. Först då aktiveras stavarna, de blir varma och den antibakteriella effekten uppstår.
– Vi kan styra när ytan ska vara antibakteriell och när den inte ska vara det, vi skapar den bara när vi vill ha den. När vi stänger av ljuset så är ytan inte antibakteriell längre utan då är den som implantatmaterialets yta ska vara. Det är en fördel eftersom många antibakteriella ytor oftast har negativa effekter på läkning, säger Martin Andersson.
Alla bakterier dör av värmen från guldnanostavarna, men även vanliga celler kan ta skada under behandlingen.
– Fast det är få mänskliga celler som förstörs och kroppen producerar väldigt fort nya, så det påverkar inte läkningen, säger Martin Andersson.
Strax efter operation
Metoden kan användas på många olika implantatmaterial, exempelvis titan eller olika plaster. Forskarnas förhoppning är att i framtiden kunna föra ut tekniken till sjukvården.
– Det vi främst tror på är att belysa med NIR-ljus strax efter att implantatet har placerats i patienten och såret har sytts ihop. Genom att belysa ytan då så kan vi eliminera eventuella bakterier som kan ha hamnat på protesen i operationssalen när förpackningen öppnats och implantatet kommit i kontakt med omgivningen, säger Martin Andersson.
Vetenskaplig studie:
Photothermal properties of solid-supported gold nanorods, Nano Letters.
