Forskare vid Chalmers tekniska högskola, Sverige, har utvecklat ett nytt material som förhindrar infektioner i sår, en specialdesignad hydrogel som fungerar mot alla typer av bakterier, inklusive antibiotikaresistenta stammar. Det nya materialet ger stort hopp för att bekämpa ett växande globalt problem.

Världshälsoorganisationen beskriver antibiotikaresistenta bakterier som ett av de största hoten mot den globala hälsan. Att hantera problemet kräver en förändring i hur vi använder antibiotika, och nytt, hållbar medicinsk teknik måste utvecklas.

"Efter att ha testat vår nya hydrogel på olika typer av bakterier, vi observerade en hög effektivitet, inklusive mot de som har blivit resistenta mot antibiotika, säger Martin Andersson, forskningsledare för studien och professor vid Institutionen för kemi och kemiteknik vid Chalmers tekniska universitet.

Forskning och utveckling av materialet har pågått i många år på Martin Anderssons grupp på Chalmers, växer i omfattning längs vägen, med särskilt fokus på möjligheterna till sårvård. Nu, resultaten publiceras som en vetenskaplig artikel i tidskriften ACS Biomaterials Science &Engineering.

Huvudsyftet med studierna hittills har varit att utforska nya medicintekniska lösningar för att minska användningen av systemiska antibiotika. Resistenta bakterier orsakar vad som kallas sjukhusförvärvad infektion - ett livshotande tillstånd och ökar i förekomst över hela världen.

Efterliknar det naturliga immunförsvaret

Den aktiva substansen i det nya bakteriedödande materialet består av antimikrobiella peptider, små proteiner som finns naturligt i immunsystemet.

"Med dessa typer av peptider, det finns en mycket låg risk för bakterier att utveckla resistens mot dem, eftersom de bara påverkar bakteriens yttersta membran. Det är kanske den främsta anledningen till att de är så intressanta att arbeta med, säger Martin Andersson.

Forskare har länge försökt hitta sätt att använda dessa peptider i medicinska tillämpningar, men än så länge utan större framgång. Problemet är att de går sönder snabbt när de kommer i kontakt med kroppsvätskor som blod. Den aktuella studien beskriver hur forskarna lyckades övervinna problemet genom utvecklingen av en nanostrukturerad hydrogel, till vilken peptiderna är permanent bundna, skapa en skyddande miljö.

"Materialet är mycket lovande. Det är ofarligt för kroppens egna celler och skonsamt mot huden. I våra mätningar, den skyddande effekten av hydrogelen på de antimikrobiella peptiderna är tydlig - peptiderna bryts ned mycket långsammare när de binds till den, "säger Edvin Blomstrand, doktorand vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers, och en av huvudförfattarna till artikeln.

"Vi förväntade oss bra resultat, men vi blev verkligen positivt överraskade över hur effektivt materialet har visat sig, tillägger Martin Andersson.

Enligt forskarna, detta nya material är den första medicinska anordningen som framgångsrikt använder antimikrobiella peptider på ett kliniskt och kommersiellt hållbart sätt. Det finns många olika och lovande möjligheter för klinisk tillämpning.

Startupföretaget Amferia tar forskningen från labb till marknad

På senare år har grundforskning kring den antimikrobiella peptidhydrogeln har skett parallellt med kommersiell utveckling av innovationen genom spin-off-företaget Amferia AB.

Företaget grundades 2018 av Martin Andersson tillsammans med Saba Atefyekta och Anand Kumar Rajasekharan, som båda disputerade vid Chalmers institution för kemi och kemiteknik.

Materialet och idén, som för närvarande utvecklas som ett antibakteriellt sårplåster, har skapat intresse runt om i världen, locka till sig betydande investeringar och få flera utmärkelser. Företaget arbetar intensivt med att få ut materialet på marknaden så att det kan gynna samhället i stort.

Innan det nya materialet kan gynna sjukhus och patienter, kliniska studier behövs, som pågår. En CE-märkning av materialet beräknas vara klar 2022. Vidare sårlappversionen av det nya materialet genomgår försök inom veterinärvård, för behandling av husdjur. Företaget Amferia AB samarbetar redan med ett antal veterinärkliniker runt om i Europa där hydrogelen nu testas.

"Amferia har nyligen ingått ett strategiskt partnerskap med Sveriges största distributör av premiummedicinska och diagnostiska enheter för att gemensamt lansera dessa sårvårdsprodukter för den svenska veterinärmarknaden under 2021", säger Martin Andersson.

Mer om antimikrobiella peptider och det nya materialet

De fördelaktiga egenskaperna hos antimikrobiella peptider har varit kända i några decennier, och tusentals olika sorter som förekommer i människors naturliga immunsystem, djur och växter har upptäckts. Forskare har länge försökt efterlikna och använda sin naturliga funktion för att förebygga och behandla infektioner utan att behöva använda traditionella antibiotika. Dock, eftersom peptiderna bryts ner så snart de kommer i kontakt med blod eller andra kroppsvätskor, framgångsrik klinisk användning har visat sig svårfångad. Forskarna visste att det behövdes smarta nya lösningar för att skydda peptiden från nedbrytning. Det nya materialet i studien har visat sig fungera mycket bra, gör att peptiderna kan appliceras direkt på sår och skador på kroppen, med effekten att både förebygga och behandla infektion. Materialet är också giftfritt, så den kan användas direkt på huden. Potentialen med detta nya material kan också ses i den flexibilitet som det erbjuder för olika typer av produkter.

"Än så länge, vi har främst tänkt oss materialet som ett sårvårdande förband, men vi arbetar på en ny studie som undersöker potentialen för en sårvårdsspray, säger Edvin Blomstrand.