Bakterijske infekcije povezane s medicinskim implantatima predstavljaju veliki teret za zdravstvenu zaštitu i nanose veliku patnju pacijentima diljem svijeta. Znanstvenici sa Sveučilišta Chalmers University of Technology u Švedskoj razvili su novu metodu za sprječavanje takvih infekcija, prekrivanjem materijala na bazi grafena baktericidnim molekulama.
“Kroz naše istraživanje uspjeli smo vezati antibakterijske molekule netopive u vodi za grafen, te omogućiti da se molekule kontrolirano, kontinuirano oslobađaju iz materijala”, kaže Santosh Pandit, istraživač na Odjelu za biologiju i biološko inženjerstvo u Chalmersu, i prvi autor studije koja je nedavno objavljena u Scientific Reports.
“Ovo je bitan uvjet za funkcioniranje metode. Način na koji vežemo aktivne molekule za grafen također je vrlo jednostavan i mogao bi se lako integrirati u industrijske procese.”
Određene bakterije mogu formirati neprobojne površinske slojeve ili ‘biofilmove’ na kirurškim implantatima, poput zubnih i drugih ortopedskih implantata, te predstavljaju veliki problem za zdravstvenu zaštitu na globalnoj razini. Biofilmovi su otporniji od drugih bakterija, pa je stoga infekcije često teško liječiti, što dovodi do velike patnje za pacijente, a u najgorim slučajevima zahtijeva uklanjanje ili zamjenu implantata. Osim učinaka na pacijente, to za zdravstvene djelatnike povlači velike troškove.
Grafen je prikladan kao materijal za pričvršćivanje
Postoje različiti lijekovi i molekule netopljivi u vodi ili hidrofobni koji se mogu koristiti zbog svojih antibakterijskih svojstava. No, kako bi se mogli koristiti u tijelu, moraju biti pričvršćeni na materijal, čija izrada može biti teška i naporna.
“Grafen ovdje nudi veliki potencijal za interakciju s hidrofobnim molekulama ili lijekovima, a kad smo stvorili naš novi materijal, iskoristili smo ta svojstva. Proces vezivanja antibakterijskih molekula odvija se uz pomoć ultrazvuka”, kaže Santosh Pandit.
U istraživanju je grafenski materijal prekriven usničkom kiselinom koja se ekstrahira iz lišajeva, na primjer frutikoznog lišaja. Dosadašnja istraživanja pokazala su da usnička kiselina ima dobra baktericidna svojstva. Djeluje tako što sprječava stvaranje nukleinskih kiselina u bakterijama, posebno inhibirajući sintezu RNA, te na taj način blokira proizvodnju proteina u stanici.
Jednostavna metoda otvara put budućim lijekovima
Usnička kiselina ispitana je na otpornost na patogene bakterije Staphylococcus aureus i Staphylococcus epidermidis, dva uobičajena krivca za nastanak biofilma na medicinskim implantatima. Novi materijal istraživača pokazao je niz obećavajućih svojstava. Osim uspješnih rezultata integriranja usničke kiseline u površinu grafenskog materijala, također su primijetili da se molekule usničke kiseline oslobađaju na kontroliran i kontinuiran način, čime se sprječava stvaranje biofilmova na površini.
“Što je još važnije, naši rezultati pokazuju da je metoda vezanja hidrofobnih molekula za grafen jednostavna. Ona otvara put za učinkovitiju antibakterijsku zaštitu biomedicinskih proizvoda u budućnosti. Sada planiramo ispitivanja u kojima ćemo istražiti vezanje drugih hidrofobnih molekula i lijekova s još većim potencijalom za liječenje ili prevenciju različitih kliničkih infekcija”, kaže Santosh Pandit.
