Infektioner är ett fruktat hot som kan få ödesdigra konsekvenser efter en operation, vid behandling av sår, och under vävnadsteknik. Biomimetiska hydrogeler med "inbyggda" antimikrobiella egenskaper kan avsevärt minska denna fara. I journalen Angewandte Chemie , forskare har nu introducerat en gel som aktiveras av rött ljus för att producera reaktiva syreföreningar som effektivt dödar bakterier och svampar.

Hydrogeler är molekylnätverk som håller vatten inom sitt rutnät. Antimikrobiella hydrogeler kan framställas genom att blanda med eller fästa antimikrobiella komponenter till en polymergel. Forskare vid Hebei University of Technology, Tianjin (Kina), Radboud University, Nijmegen (Nederländerna), och University of Queensland, Brisbane (Australien) valde en alternativ väg och använde fotodynamisk antimikrobiell kemoterapi som modell. I denna teknik, fotosensibilisatorer går in i ett exciterat tillstånd när de bestrålas med ljus. Genom en icke-strålande övergång, fotosensibilisatorn går in på ett annat sätt, långlivat upphetsat tillstånd. Övergången kan överföra energi till syremolekyler, bildar mycket reaktiva syrearter som dödar mikrober.

Hittills, syntetiska geler med fotodynamisk antimikrobiell aktivitet har varken varit biokompatibla eller biologiskt nedbrytbara. Produkter från biologiska källor, i kontrast, medför risken för kontaminering eller immunreaktioner och ger resultat som är svåra att reproducera. Teamet under ledning av Chengfen Xing övervann denna utmaning genom att använda helsyntetiska hydrogeler med biomimetiska egenskaper, vilka är egenskaper som efterliknar biologiska system. De valde en polymer med en spiralformad ryggrad (polyisocyanid med ympade etylenglykolkedjor) som bildar porösa, mycket biokompatibla hydrogeler med en trådliknande arkitektur som liknar strukturerna och de mekaniska egenskaperna hos biogeler baserade på kollagen och fibrin.

Forskarna kombinerade denna typ av hydrogel med en fotosensibilisator baserad på en polytiofen. I lösning bildar den oordnade klumpar och absorberar violett ljus. Inkorporering i de spiralformade områdena av hydrogelen tvingar polytiofenerna till en rak, linjär konfiguration. I denna form, absorptionen är betydligt starkare och förskjuts till den röda delen av spektrumet. Detta är att föredra eftersom rött ljus kan penetrera djupare och orsaka mindre blekning av pigmentet.

Forskarna fick på så sätt en gel med enastående antimikrobiell kraft mot bakterier, såsom Escherichia coli och Bacillus subtilis, samt svampar som Candida albicans. Detta kan vara en utgångspunkt för att göra sårförband med "inbyggda infektionsproppar". Fördelarna med denna metod för att bekämpa patogener:den är icke-invasiv och dess effekt är kontrollerbar både vad gäller plats och varaktighet. Även antibiotikaresistenta bakterier kan dödas och risken för att orsaka nya resistenser är mycket lägre.