Materialet begynder at “arbejde” mod mikrober på kommando.
Forskere har opdaget grafens evne til at ødelægge resistente mikrober / foto depositphotos.com
Forskere fra det schweiziske institut for materialevidenskab Empa har udviklet ultratynde grafenbaserede belægninger, der er i stand til at neutralisere farlige hospitalspatogener udelukkende ved hjælp af infrarødt lys. Under test ødelagde materialet næsten alle spor af en lægemiddelresistent bakteriestamme og mere end 90 procent af en anden. Forskningen kan være en game changer i den globale kamp mod antibiotikaresistens, skriver Iindian Defence Review.
Det bemærkes, at truslen fra lægemiddelresistente mikrober ikke længere er en fjern advarsel, det er allerede blevet en krise. “Traditionelle antibiotika taber terræn over for et stigende antal patogener, og eksisterende antimikrobielle belægninger, der bruges på medicinsk udstyr, har deres egne problemer, fra allergiske reaktioner til begrænset effektivitet over for vira”, står der i artiklen.
Forskere ved Empa mener, at nanomaterialer kan være en udvej. Nanomaterialelaboratoriet, som ledes af Peter Vick, har i mere end to årtier studeret interaktionen mellem specialiserede materialer og menneskekroppen. Hans team er ved at skabe en ny klasse af antimikrobielle teknologier, som kan tændes og slukkes med lys.
En ny generation af belægninger skabt af grafen
Grafen, et kulstofderivat, der består af et enkelt atomlag, er der blevet arbejdet meget med på det tjekkiske Palacky-universitet i Olomouc. Derfra kom en af kemikerne, Giacomo Reina, med i Lab-projektet.
Det resulterende materiale kombinerer grafenoxid med polyvinylalkohol, en plastik, der ofte findes i fødevareindustrien. Belægningen er så tynd, at den er usynlig for det blotte øje. Det betyder, at det kan anvendes på medicinsk udstyr uden at ændre dets udseende. Reina har syntetiseret fire forskellige formler, som hver især er designet til at forbedre visse egenskaber. Som han bemærker, menes disse at være de første grafenbaserede antimikrobielle belægninger.
Ifølge Reina skal nanomaterialer ikke kun være antimikrobielle, men også vævskompatible, miljøvenlige og kemisk stabile – en kombination, som eksisterende metalbelægninger med sølv, kobber eller titandioxid hidtil ikke har kunnet levere fuldt ud.
Hvordan lys forvandler en belægning til et bakteriedræbende middel
Mekanismen bag materialets antimikrobielle virkning ligger i en præcis kædereaktion. Når belægningen udsættes for nær-infrarødt lys, opvarmes den til ca. 44 grader Celsius. Ifølge forskerholdet svækker denne varme mikroberne. Men den mest betydningsfulde effekt er kemisk: Lyset udløser en reaktion mellem nanomaterialet og den omgivende ilt, der danner meget reaktive molekyler, kendt som iltradikaler, som angriber og beskadiger bakterielle overflader.
Vigtigst af alt kan infrarødt lys trænge gennem kropsvæv i en dybde på op til to centimeter, hvilket gør det muligt at aktivere implantatbelægningen udefra. Den antimikrobielle effekt kan også tilpasses. Som Reyna forklarer, kan reaktionen tændes og slukkes, eller intensiteten kan justeres ved blot at kontrollere mængden af lysenergi, der tilføres. Udskiftning af infrarøde lamper med lasere giver endnu større kirurgisk præcision.
Test i laboratoriet bekræftede effektiviteten af tilgangen: Det første af de fire materialer dræbte næsten 100 procent af den ene bakteriestamme og omkring 91 procent af den anden, hvilket ifølge teamet er bedre end de sølvbaserede belægninger, der i øjeblikket bruges i klinisk praksis.
Tandimplantater som første test i den virkelige verden
Efter proof of concept fokuserer teamet nu på et specifikt og presserende medicinsk problem: infektioner forårsaget af tandimplantater, som i alvorlige tilfælde kan sprede sig til kæbebenet eller i hele kroppen. Ph.d.-studerende Paula Bürgisser, som begyndte at arbejde på sin afhandling i sommeren 2025, leder denne forskningslinje under fælles vejledning af Wieck og professor Roland Jung fra Center for Dental Medicine ved Zürich Universitet.
Konceptet er enkelt. Ifølge teamet vil den del af tandimplantatet, der kommer i kontakt med tandkødet, blive belagt med et nanomateriale. Når implantatet er placeret, påføres overfladen lys for at fjerne mikrober. Behandlingen kan derefter gentages ved rutinekontroller, eller når der opstår en infektion. Test viser, at materialet bevarer sine antimikrobielle egenskaber gennem gentagen reaktivering uden nedbrydning.
Vejen til klinisk anvendelse er dog stadig lang. Teamet sigter mod at tiltrække en privat partner inden for tre til fire år for at påbegynde kliniske forsøg, men Vick advarer om, at udbredt patientadgang kan være endnu et årti eller mere væk. I fremtiden sigter laboratoriet mod bredere anvendelser, fra nanomaterialebaserede sensorer til kræftbehandlinger.
Bakteriel resistens over for antibiotika
Husk, at forskere har opdaget bakterier, der er frosset ned i en gammel underjordisk ishule, og som er resistente over for 10 moderne antibiotika. På trods af risikoen kan disse bakterier hjælpe med at udvikle nye strategier for at forhindre stigningen i antibiotikaresistens forårsaget af overforbrug af lægemidlerne.
