Forskare från University of Sheffield har, för första gången, tillverkade 3D-tryckta delar som visar resistens mot vanliga bakterier. Detta kan stoppa spridningen av infektioner som MRSA på sjukhus och vårdhem, rädda liv för utsatta patienter.

Studien publicerades idag (21 januari 2020) i Vetenskapliga rapporter av ett tvärvetenskapligt team av forskare från universitetets institution för maskinteknik och School of Clinical Dentistry. Forskningen kombinerade 3D-tryckning med en silverbaserad antibakteriell förening för att producera delarna.

Resultat från forskningen har visat att den antibakteriella föreningen framgångsrikt kan införlivas i befintliga 3D-tryckmaterial utan att det påverkar bearbetbarheten eller delstyrkan negativt, och att under rätt förutsättningar, de resulterande delarna uppvisar antibakteriella egenskaper utan att vara giftiga för mänskliga celler. Ytterligare arbete pågår för att undersöka hela omfattningen av denna förmåga.

Resultaten erbjuder potential för tillämpningar inom ett brett spektrum av områden, inklusive medicinsk utrustning, allmänna delar för sjukhus som utsätts för höga nivåer av mänsklig kontakt, dörrhandtag eller barnleksaker, munhälsoprodukter (proteser) och konsumentprodukter, till exempel mobiltelefonfodral. Ytterligare projekt planeras inom vart och ett av dessa områden, med syfte att arbeta med ledare inom industrin och potentialen att få några av dessa produkter till marknaden.

Dr Candice Majewski, leda akademiker i projektet, som arbetar på Center for Advanced Additive Manufacturing vid Institutionen för maskinteknik vid University of Sheffield, sade:"Hantera spridningen av skadliga bakterier, infektion och det ökande motståndet mot antibiotika är ett globalt problem. Att införa antibakteriellt skydd för produkter och enheter vid tillverkningspunkten kan vara ett viktigt verktyg i denna kamp.

"De flesta nuvarande 3D-tryckta produkter har ingen ytterligare funktionalitet. Att lägga till antibakteriella egenskaper i tillverkningsstadiet kommer att ge en stegvis förändring i vårt utnyttjande av processernas kapacitet."

Produkter som medicinsk utrustning är ofta redan belagda med en antibakteriell förening och omfattas av strikta och noggranna rengörings- eller steriliseringsprocedurer. Dock, även om detta ger en viss skyddsnivå, de har sina begränsningar, såsom mänskligt fel vid rengöring eller skada på beläggningen.

Stränga test- och bildtekniker utfördes för att fastställa effekten av det antibakteriella tillsatsen - titta på effekten på kvaliteten på den sista delen, dess mekaniska egenskaper och om den överlevde tillverkningsprocessen.

Delar med och utan det antibakteriella tillsatsen nedsänktes i olika bakterielösningar för att testa hur många bakterier som fanns kvar efter 24 timmar. Delar innehållande den antibakteriella tillsatsen var effektiva mot exempel på de två huvudgrupperna av bakterier, Grampositiv (Staphylococcus aureus) och Gramnegativ (Pseudomonas aeruginosa), som båda kan orsaka många olika typer av infektioner.

En ytterligare effekt identifierades för att minska antalet bakterier som fastnat på delytorna. Bakterier som fastnar på ytor bildar "biofilmer" som ofta är svåra att ta bort; i detta fall observerades en anti-biofilmeffekt, på grund av att bakterier dör innan de kan hålla sig till delarna. Delar fungerade mindre bra i vätska som innehöll massor av näringsämnen - dessa befanns störa silvret innan det kunde göra sitt jobb. Detta hjälper människor att bestämma vilka miljöer de ska använda denna teknik i. Slutligen, delar testades också med mänskliga celler (rutinmässigt odlade i laboratoriet) och visade sig inte ha någon toxicitet.

Dr Bob Turner från universitetets institution för datavetenskap, tillade:"Våra interaktioner med mikrober är komplexa och motsägelsefulla - de är viktiga för vår överlevnad och de kan slå oss ihjäl. Teknik som denna kommer att vara nyckeln till informerad och hållbar hantering av detta avgörande förhållande till naturen."

Denna forskning involverade samarbete med mikrobiologen Dr. Joey Shepherd från University's School of Clinical Dentistry, som sa:"Att införliva antibakteriell aktivitet i 3D-tryckta delar är en spännande ny riktning som endast är möjlig genom att arbeta som en del av ett fantastiskt team med kompletterande färdigheter och erfarenhet."

Studien, "Användning av silverbaserade tillsatser för utveckling av antibakteriell funktionalitet i lasersintrad polyamid 12 delar, "publiceras i Vetenskapliga rapporter .