Rostfritt stål används i stor utsträckning inom kirurgisk medicin:för medicinsk utrustning såsom kranskärlsstentar, höftimplantatstammar och byte av ryggradskiva, och för en mängd olika kirurgiska verktyg som skalpeller och tång, samt operationsbord.

Som material, dock, rostfritt stål är inte utan sina brister. Över tid, stålimplantat kan orsaka allergiska och toxiska reaktioner och avvisas av kroppen, och i mindre hygieniska kirurgiska miljöer kanske stål inte tillräckligt motstår uppbyggnaden av skadliga bakterier.

I åratal, forskare har experimenterat med sätt att förbättra rostfritt ståls effektivitet med hjälp av speciella beläggningar, modifiera materialets kemi och till och med molekylär ytstruktur. Även om dessa tillvägagångssätt har genererat förbättringar, de är komplexa och har ett antal inneboende begränsningar.

Hittills, ingen effektiv, enkel, kostnadseffektiv lösning har utvecklats.

Men nu, bygga vidare på sin expertis med andra biomedicinskt relevanta metaller, forskare vid Université de Montréals fakultet för tandmedicin, tillsammans med en kollega från Institutionen för kemi, har hittat ett sätt att förändra själva ytan på rostfritt stål genom att skapa ett nätverk av porer i nanoskala.

Andra utbredda tillämpningar möjliga

Utvecklingen - som kan ha utbredda tillämpningar inom medicinsk och annan tillverkning - lovar att förbättra acceptansen av rostfritt stål av kroppen och hjälpa till att kontrollera bakteriella infektioner i sjukhus. Forskningen beskrivs i detalj i en studie publicerad i tidskriften Colloids and Surfaces B:Biointerfaces.

"Det fina med det är dess enkelhet och förmåga att samtidigt förbättra cellresponsen och begränsa bakterieexpansion, "sa studiens handledare, Antonio Nanci, en anatom inom cellbiologi som driver Laboratory for the Study of Calcified Tissues and Biomaterials.

"När det gäller dess antibakteriella fördelar, det finns inget behov av antibiotika, inget behov av kemikalier; det fungerar bara genom fysikalisk-kemisk interaktion mellan stålet och bakterierna – det är väldigt unikt och spännande, och det kan representera ett annat verktyg för att bekämpa bakteriell resistens mot antibiotika, " sa Nanci.

"Allt som är rostfritt på ett sjukhus – dörrhandtagen, instrumenten, operationsbordet – skulle kunna behandlas på detta sätt. Med det, bakterier sprider sig helt enkelt inte. "När det gäller medicinska implantat, "Rostfritt stål vars yta har förändrats kommer att ha den medicinska kapaciteten att förbättra läkningen runt implantat och deras acceptans av kroppen, " tillade Nanci.

En spansk forskares eureka -ögonblick

Denna forskning drog nytta av expertis från Alejandra Rodriguez-Contreras, en postdoktor från Barcelona som arbetar med sätt att göra ytor antibakteriella, oftast en komplex och noggrann process.

"Alejandra trodde inte att det bara kunde göras på rostfritt stål, men en dag försökte hon det och det gjorde det "Nanci återkallade." Hon sprang in på mitt kontor och sa, 'Det fungerar! Det fungerar!'"

Den spanska forskaren anpassade en process för galvanisering av metaller med en okonventionell kemisk blandning. Också, hon tog det ovanliga steget att använda nagellack för att skydda en del av testprovet under behandlingen, i huvudsak skapa en intern kontroll som begränsar experimentell variation.

"I grund och botten, vi tog de enkla metoderna vi utvecklade för titan i tandimplantat och anpassade dem till rostfritt stål, och det fungerar väldigt bra, "sa Nanci." Rostfritt stål är mycket resistent mot kemisk behandling, och många människor har försökt genom åren att göra ytan funktionell. Det är ett tufft material att hantera. Men vi har genomborrat problemet. "

Nanci tror att den process som hans grupp hade utvecklat för att ändra ytan på metall - som han kallar nanokavitation - har medicinsk relevans men kan också hitta tillämpningar i andra branscher - till exempel för att förbättra motståndet mot friktion, för att underlätta vidhäftning av skyddande beläggningar och färger, och att behandla jäsningskärl för mat och drycker såsom öl.