Höft- och tandimplantatoperationer är rutin. Men inte helt riskfritt. De kan leda till infektion som är svår att kontrollera med orala eller intravenösa antibiotika. I sådana fall, implantatet kommer förmodligen att behöva bytas ut. Fraunhofer-forskare kan nu applicera ett exakt matchat läkemedel direkt på ersättningsimplantatet samtidigt som antibiotikumets effektivitet ökar avsevärt via en synergism med silverjoner. Deras forskning kommer att visas på mässorna MEDICA och COMPAMED i Düsseldorf från 12 till 15 november, 2018 (Hall 8a, monter P13).

Varje steg är smärtsamt – det går inte att komma runt en ny konstgjord höftled. Men sådana operationer medför risk för att bakterier kommer in i såret och utvecklas till svåra infektioner. Normalt behandlas dessa med antibiotika. Dock, vissa bakterier är resistenta mot vissa antibiotika, och att administrera en tillräckligt stark dos av orala eller intravenösa antibiotika för att eliminera alla patogener på implantatet är ofta omöjligt. Implantatet blir instabilt och behöver bytas ut. Hur kan en annan infektion undvikas?

Avsevärt öka antibiotikans effektivitet

Som en del av "Synergy-Boost"-projektet, forskare vid Fraunhofer Institutes for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM, för molekylärbiologi och tillämpad ekologi IME, för cellterapi och immunologi IZI, och för toxikologi och experimentell medicin har ITEM tillsammans utvecklat en teknik för att förhindra ytterligare infektion. "Vi applicerar det antibiotikum som behövs direkt på det andra implantatet - för att det ska komma till platsen där det behövs, säger Kai Borcherding, en vetenskapsman vid Fraunhofer IFAM. "Vi har också forskat om hur antibiotika och silverjoner fungerar synergistiskt, ökar läkemedlets effektivitet avsevärt." Medan både antibiotikan och silverjonerna kan eliminera patogener, deras kombinerade effekt är mycket starkare än summan av deras individuella effekter – de förstärker varandra.

Silverjoner har länge varit kända för att avsevärt förstärka effekten av antibiotika, men forskningen om mekanismen har begränsats till isolerade experiment. Det optimala förhållandet mellan silverjoner och antibiotikamolekyler beror inte bara på läkemedlet som används, men också på vilken mikroorganism som ska dödas. Forskarna vid Fraunhofer IME gjorde initialt storskaliga screeningar. De undersökte 20 olika antibiotika med olika kvoter av silverjoner och på fyra nyckelpatogener – totalt mer än 9 000 tester – för att identifiera de mest effektiva kombinationerna.

Välja antibiotika för specifika patogener och applicera dem topiskt

Om patienter lider av en infektion och behöver en ny höftled eller ett nytt tandimplantat, det första läkaren kommer att göra är att skapa ett antibiogram. Lämpligt provmaterial tas, mikroorganismerna från den odlas och analyseras sedan för att identifiera lämpligt antibiotikum. Detta är ett standardförfarande. Läkaren applicerar sedan lämpligt antibiotikum direkt på implantatet. "På Fraunhofer IFAM, vi har redan undersökt hur antibiotikan kan förvaras, och utvecklade olika beläggningsmetoder för att göra detta, " säger Borcherding. Forskarna har hittat ett sätt att strukturera ytan så att den absorberar antibiotikan. I ett vakuum, de applicerar beläggningen som innehåller silver på implantatets yta. Utvecklingen av beläggningsprocessen är nu klar. Forskare vid Fraunhofer IZI och Fraunhofer ITEM måste nu verifiera dess effektivitet. Forskare vid Fraunhofer ITEM förbereder också den dokumentation som krävs för godkännande av medicintekniska produkter.

Forskarna i projektet "Synergy-Boost" försöker också svara på ytterligare en fråga:Vilka naturliga ämnen från växter eller träd kan vara lämpliga för att syntetisera nya antibiotika? De första resultaten från Fraunhofer IZI är lovande, men det kommer att ta flera år innan sådana antibiotika är redo för kliniska prövningar.