Att belägga ytan på ett implantat som en ny höft eller pacemaker med metallpartiklar i nanostorlek minskar risken för avstötning, och forskare vid Göteborgs universitet, Sverige, kan nu förklara varför:de lurar det medfödda immunförsvaret. Resultaten presenteras i International Journal of Nanomedicine .

"Aktivering av kroppens medfödda immunsystem är en av de vanligaste orsakerna till att ett implantat avvisas, " förklarar professor Hans Elwing från Göteborgs universitets institution för cell- och molekylärbiologi. "Vi kan nu visa varför kroppen lättare integrerar implantat med en nanostrukturerad yta än en slät."

Forskarna använde en unik metod för att producera nanostrukturer på guldytor, skapar guldpartiklar bara 10-18 nm i diameter och binder dem till en helt slät guldyta på noggrant reglerade avstånd. Resultatet är något som liknar en kullerstensgata i miniatyr.

Oregelbundenheter i nanostorlek efterliknar kroppens naturliga strukturer

Genom att ge implantat denna kullerstensyta minskar aktiveringen av viktiga delar av det medfödda immunsystemet. Detta beror på att flera av de inblandade proteinerna är av samma storlek som dessa kullerstenar i nanostorlek, och så förändras inte i utseende när de landar på ytan. Detta ger kroppen en större förmåga att integrera främmande föremål som implantat, pacemakers och läkemedelskapslar i sina egna vävnader, samt minska risken för lokal inflammation.

"Det kan vara så att det medfödda immunförsvaret är utformat för att reagera på släta ytor, eftersom dessa inte finns naturligt i kroppen, " säger Elwing. "Några bakterier, å andra sidan, har en helt slät yta."

Modern nanoteknik gör det enkelt och billigt att ytbehandla implantat och läkemedelskapslar, men det kommer förmodligen att dröja flera år innan detta blir verklighet inom humanmedicinen. Fokus ligger nu på att skräddarsy titanimplantat av olika slag.

Ytan kan graderas

"Vi har tagit fram en graderad yta med olika kobbelstenspaket som vi tror kan användas för benimplantat, " säger Elwing. "Ben är väldigt hårt på utsidan men blir sedan mjukare, så det skulle vara bra med hård integration på ytan och mjukare integration under. Vi räknar med att vi kan göra titanskruvar som är tätare i skruvhuvudet så att de smälter ihop bäst i toppen. Den här typen av anpassning är framtiden."

Forskning om kroppens medfödda immunförsvar belönades i år med Nobelpriset i fysiologi eller medicin.