Nya biomaterial utvecklade vid University of Bayreuth eliminerar risken för infektion och underlättar läkningsprocesser. En forskargrupp ledd av prof. Dr. Thomas Scheibel har lyckats kombinera dessa materialegenskaper som är mycket relevanta för biomedicin. Dessa nanostrukturerade material är baserade på spindelsilkeproteiner. De förhindrar kolonisering av bakterier och svampar, men samtidigt proaktivt hjälpa till med regenereringen av mänsklig vävnad. De är därför idealiska för implantat, sårförband, proteser, kontaktlinser, och andra vardagliga hjälpmedel. Forskarna har presenterat sin innovation i tidskriften Material idag .

Det är en allmänt underskattad risk för infektion:Mikrober som sätter sig på ytan av föremål som är oumbärliga i medicinsk terapi eller för livskvalitet i allmänhet. Gradvis, de bildar en tät, ofta osynlig biofilm som inte lätt kan avlägsnas, även med rengöringsmedel, och som ofta är resistent mot antibiotika och antimykotika. Bakterier och svampar kan sedan vandra in i organismens intilliggande vävnad. Som ett resultat, de stör inte bara olika läkningsprocesser, men kan till och med orsaka livshotande infektioner.

Med en ny forskningsansats, Forskare vid University of Bayreuth har nu hittat en lösning på detta problem. Genom att använda bioteknologiskt framställda spindelsilkeproteiner, de har utvecklat ett material som förhindrar vidhäftning av patogena mikrober. Även streptokocker, resistent mot flera antibakteriella medel (MRSA), har ingen chans att sätta sig på materialytan. Biofilmer som växer på medicinska instrument, sportutrustning, kontaktlinser, proteser, och andra vardagsföremål kan därför snart vara historia.

Dessutom, materialen är designade för att samtidigt hjälpa vidhäftningen och spridningen av mänskliga celler på deras yta. Om de kan användas till t.ex. sårförband, hudersättning, eller implantat, de stödjer proaktivt regenereringen av skadad eller förlorad vävnad. I motsats till andra material som tidigare har använts för att regenerera vävnad, risken för infektion är i sig eliminerad. Mikrobiellt resistenta beläggningar för en mängd olika biomedicinska och tekniska tillämpningar kommer därför att bli tillgängliga inom en snar framtid.

Bayreuth-forskarna har hittills framgångsrikt testat den mikrobavvisande funktionen på två typer av spindelsilkematerial:på filmer och beläggningar som bara är några nanometer tjocka och på tredimensionella hydrogelställningar som kan fungera som prekursorer för vävnadsregenerering. "Våra undersökningar hittills har lett till ett fynd som är absolut banbrytande för framtida forskningsarbete. de mikrobavvisande egenskaperna hos de biomaterial vi har utvecklat är inte baserade på giftiga, dvs inte cellförstörande, effekter. Den avgörande faktorn ligger snarare i strukturer på nanometernivå, som gör spindelsilkesytorna mikrobavvisande. De gör det omöjligt för patogener att fästa sig på dessa ytor", förklarar prof. dr. Thomas Scheibel, som är ordförande för biomaterial vid University of Bayreuth.

"En annan fascinerande aspekt är att naturen återigen har visat sig vara den ideala förebilden för mycket avancerade materialkoncept. Naturligt spindelsilke är mycket motståndskraftigt mot mikrobiell angrepp och reproduktionen av dessa egenskaper på ett biotekniskt sätt är ett genombrott", tillägger Prof. Dr.-Ing. Gregor Lang, en av de två första författarna och chef för forskargruppen för Biopolymer Processing vid University of Bayreuth.

I Bayreuth-laboratorierna, spindelsilkeproteiner designades specifikt med olika nanostrukturer för att optimera biomedicinskt relevanta egenskaper för specifika applikationer. Ännu en gång, de nätverksanslutna forskningsanläggningarna på Bayreuth campus har bevisat sitt värde. Tillsammans med Bavarian Polymer Institute (BPI), tre andra tvärvetenskapliga forskningsinstitut vid University of Bayreuth var involverade i detta forskningsgenombrott:Bayreuth Center for Material Science &Engineering (BayMAT), Bayreuth Center for Colloids &Interfaces (BZKG), och Bayreuth Center for Molecular Biosciences (BZKG).