Forskare vid McMaster University har löst ett irriterande problem genom att konstruera ytbeläggningar som kan stöta bort allt, som bakterier, virus och levande celler, men kan ändras för att möjliggöra fördelaktiga undantag.

Upptäckten har ett betydande löfte för medicinska och andra tillämpningar, gör det möjligt för implantat som kärltransplantat, ersättande hjärtklaffar och artificiella leder för att binda till kroppen utan risk för infektion eller blodpropp.

Den nya nanotekniken har potential att kraftigt minska falska positiva och negativa i medicinska tester genom att eliminera störningar från icke-målelement i blod och urin.

Forskningen tillför betydande användbarhet till helt avvisande ytor som har funnits sedan 2011. Dessa ytbeläggningar är användbara för vattentätning av telefoner och vindrutor, och avvisa bakterier från livsmedelsberedningsområden, till exempel, men har erbjudit begränsad nytta i medicinska tillämpningar där specifik fördelaktig bindning krävs "Det var en enorm prestation att ha helt avvisande ytor, men för att maximera fördelarna med sådana ytor, vi behövde skapa en selektiv dörr som skulle göra det möjligt att binda fördelaktiga element med dessa ytor, "förklarar Tohid DIdar vid McMasters institution för maskinteknik och School of Biomedical Engineering, seniorförfattaren till ett papper som visas idag i tidningen ACS Nano .

När det gäller en syntetisk hjärtklaff, till exempel, en avvisande beläggning kan förhindra att blodkroppar fastnar och bildar blodproppar, gör det mycket säkrare.

"En beläggning som stöter bort blodkroppar kan eventuellt eliminera behovet av läkemedel som warfarin som används efter implantat för att minska risken för blodproppar, säger medförfattaren Sara Imani, en McMaster Ph.D. student i biomedicinsk teknik.

Fortfarande, förklarar hon, en helt avvisande beläggning förhindrar också att kroppen integrerar den nya ventilen i själva hjärtats vävnad.

Genom att utforma ytan så att den endast vidhäftas med hjärtvävnadsceller, forskarna gör det möjligt för kroppen att integrera den nya ventilen naturligt, undvika komplikationer av avslag. Detsamma skulle gälla för andra implantat, såsom konstgjorda leder och stenter som används för att öppna blodkärl.

"Om du vill att en enhet ska fungera bättre och inte avvisas av kroppen, det här är vad du behöver göra, "säger medförfattaren Maryam Badv, också en McMaster Ph.D. student i biomedicinsk teknik. "Det är ett stort problem inom medicin."

Utanför kroppen, selektivt utformade avstötande ytor kan göra diagnostiska test mycket mer exakta genom att endast tillåta det specifika målet för ett test - ett virus, bakterier eller cancerceller, till exempel - att hålla sig till biosensorn som letar efter den, en kritisk fördel med tanke på utmaningarna med att testa komplexa vätskor som blod och urin.

Forskarna, som samarbetade med Jeffrey Weitz från Thrombosis &Atherosclerosis Research Institute vid Hamilton Health Sciences för att förstå utmaningarna med att göra framgångsrika implantat, arbetar nu med nästa steg i forskningen för att få sitt arbete i klinisk användning.