Kemister med stöd av Swiss National Science Foundation (SNSF) har utvecklat en syntesprocess i en behållare för att kapsla in nanopartiklar. Denna typ av partiklar kan förbättra den antimikrobiella beläggningen av implantat.
Västerländska befolkningar lever längre samtidigt som de åtnjuter god hälsa. Mer och mer folk, till exempel unga pensionärer, har implantat monterade för att kunna fortsätta sin verksamhet. Men sådan operation är inte utan risker:under en operation, bakterier kan nå implantatets yta. När de väl har koloniserat ytan och bildat en biofilm, implantatet måste tas bort och såret rengöras. Inget nytt implantat kan sättas in förrän infektionen har försvunnit helt. Dessa komplikationer påverkar 2 % av konstgjorda höftleder, 5-10% av konstgjorda knäleder och når 50% för hjärtshunt- och stentoperationer.
Ett sätt att bekämpa tillväxten av bakterier på implantatets yta är att lägga till en antimikrobiell beläggning. En forskargrupp, ledd av Katharina Fromm vid universitetet i Fribourg, har utvecklat en sådan beläggning. Den genomgår för närvarande in vivo-tester i ett projekt som finansieras av CTI. Denna beläggning avger kontinuerligt ett antimikrobiellt medel - silverjoner - under cirka tre månader.
Beläggning med längre effekt
För att förlänga beläggningens effektivitet, forskarna arbetar för närvarande med en andra generationens beläggning där silvernanopartikeln skulle inkapslas i kiseldioxid. Detta skulle förbättra nanopartikelns stabilitet genom att isolera den från dess omgivning. Det skulle också bromsa diffusionen av silvret och förlänga effektiviteten av beläggningen. En annan fördel med denna metod är att celler kan tolerera ett mycket större antal silvernanopartiklar om de är inkapslade än om de är nakna.
För detta ändamål, forskarna har utvecklat, inom ramen för det nationella forskningsprogrammet "Smarta material" (NRP 62), en enpotssyntesprocess (*) för att kapsla in nanopartiklarna. Detta gör att de kan bestämma porositeten och storleken på kiseldioxidbehållaren i förhållande till nanopartikeln den innehåller. Under mikroskopet, det ser ut som ett nanoskopiskt skallra.
Riktad release
För att förbättra beläggningens prestanda ytterligare, forskarna - i samarbete med Prof Christian Bochets grupp - arbetar också med bakteriesensorer som de syftar till att fästa på de inkapslade nanopartiklarna. Om en sådan sensor fanns på plats, silvret skulle bara frigöras om en patogen fanns i närheten. Denna riktade frisättning skulle ytterligare förlänga skyddets effektivitet och det skulle förhindra att silver i onödan släpps ut i organismen.
Den syntes som utvecklats av forskarna möjliggör utveckling av olika typer av behållare för olika nanopartiklar. Användningspotentialen för dessa nano-skaller är därför betydande:genom att kontrollera behållarens porositet, det är till exempel möjligt att styra vilka molekyler som kan komma nära nanopartiklarna. Detta, i tur och ordning, skulle göra det möjligt att skapa en nanoreaktor där en kemisk reaktion kan ske. Tekniken kan också möjliggöra nya batteridesigner där varje inkapslad nanopartikel skulle spela rollen som en elektrod.
