Schwamm gegen Entzündungen bei Implantaten

Multifunktioneller Schwamm (Fotos: ACS Applied Materials & Interfaces. DOI: 10.1021/acsami.2c22180)

Athens (pte001/28.04.2023/06:00) - Mit einem Schwamm der besonderen Art wollen Forscher der University of Georgia ( https://www.uga.edu ) (UGA) Umweltschäden verhindern und die Körperverträglichkeit von Implantaten, etwa künstlichen Hüften, verbessern. Das Material hat Eigenschaften, die sich eigentlich gegenseitig ausschließen. Es ist wasserabweisend, sodass es das Anhaften von Blut, Mikroben und Proteinen verhindert, hat also Anti-Fouling-Vorteile. Und es verhindert die Gerinnung von Blut und wirkt antibakteriell, tötet also Krankheitserreger ab.

Multifunktionalität als Ziel

"Die Herstellung einer multifunktionalen Oberfläche ist eine äußerst herausfordernde Aufgabe. Man kann eine Oberfläche herstellen, die antimikrobiell wirkt, oder eine, die die Blutgerinnung verhindert. Doch Materialien herzustellen, die gerinnungshemmend, antimikrobiell und anti-fouling wirken, sind eine Kunst für sich", sagt Hitesh Handa von der School of Chemical, Materials and Biomedical Engineering der UGA.

Handa und sein Team nehmen ein poröses Material und fügen hydrophobe (wasserabweisende), elektrisch leitfähige Graphen-Nanoplättchen hinzu sowie hydrophobe Kupfermikropartikel, die Bakterien abtöten. Als Schwamm hat das Material eine große innere Oberfläche, die ihn befähigt, große Mengen an Öl aufzunehmen, etwa nach Unfällen, beim denen Öl ins Wasser gelangt. Weil das Material hydrophob ist, nimmt es kein Wasser auf.

Effektivität bei 99,9 Prozent

Bei Tests mit dem Bakterium Escherichia coli (E. coli) hat das Team gezeigt, dass der speziell präparierte Schwamm 99,9 Prozent der Mikroorganismen abtötet. Das könnte Hunderttausenden Menschen helfen, die jedes Jahr Implantate erhalten. "Aktuelle Medizinprodukte sind anfällig für Kontaminationen. Wenn man ein medizinisches Gerät in den Körper einführt, haften gleich Proteine an einer Oberfläche. Sie wirken wie Klebstoff, der Blut und Bakterien festhält. Wenn wir also die Proteinadsorption stoppen können, ist das die halbe Miete", so Handa.

Das Hauptziel der Forscher besteht jetzt darin, Implantate mit einer hauchdünnen Schwammschicht zu überziehen und deren Wirksamkeit zu demonstrieren, bevor sie zu Versuchen mit Tieren und schließlich mit Menschen übergehen. Angesichts weniger strenger Sicherheitsstandards kann der Schwamm in der Umweltsanierung leichter eingesetzt werden.

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