Neues Implantat wehrt sich gegen Bakterien

Implantat mit antibakterieller Oberfläche im Festigkeitstest (Foto: wsu.edu)

Pullman (pte022/21.11.2023/12:30) - Forscher der Washington State University ( https://wsu.edu/ ) (WSU) haben ein neues chirurgisches Implantat entwickelt, das in Labortests 87 Prozent aller Staphylokokken abgetötet hat. Diese können schwere Infektionen verursachen und sind die Hauptursache für ein Versagen von künstlichen Hüften oder Knien. Die neuen Bauteile verbinden sich, wie die jetzt eingesetzten Implantate, fest mit dem umgebenden Gewebe.

Inhärente antibakterielle Reaktion

"Infektionen sind ein Problem, für das wir bisher keine Lösung hatten. In den meisten Fällen haben Implantate keine Abwehrkraft gegen Infektionen. Wir mussten etwas finden, das mehr ist als nur eine medikamentöse Infektionskontrolle. Wir sagten: Warum nicht das Material selbst verändern, um eine inhärente antibakterielle Reaktion des Materials zu erzielen", unterstreicht WSU-Wissenschaftler Amit Bandyopadhyay.

Gemeinsam mit seinem Team hat Bandyopadhyay der üblicherweise für Implantate genutzten Titanlegierung zehn Prozent Tantal, ein korrosionsbeständiges Metall, und eine bestimmte Menge Kupfer hinzugesetzt. Daraus stellten die Forscher ein feinkörniges Pulver her, mit dem sie per 3D-Druck Bauteile produzierten. Wenn Bakterien mit den Kupfer-Ionen auf der Oberfläche in Kontakt kommen, reißen deren Zellwände auf, sodass sie absterben. Tantal wiederum fördert ein gesundes Wachstum der umgebendem Knochen- und Gewebezellen, was zur beschleunigten Heilung des Patienten führt.

Neue OP in sieben Prozent der Fälle

Die Forscher haben drei Jahre mit umfassenden Untersuchungen ihrer Implantate verbracht und bewerteten deren Bruchfestigkeit und antibakterielle Reaktion sowohl im Labor als auch in Tiermodellen. Sie untersuchten auch den Verschleiß, um sicherzustellen, dass sich die Kupfer-Ionen des Implantats nicht selbstständig machen und in das umliegende Gewebe wandern, was zu Vergiftungen führen würde. In allen Punkten schnitten die neuen Bauteile bestens ab. Das Team versucht jetzt, die Erfolgsrate bei der Abtötung von Bakterien auf 99 Prozent zu steigern.

Titanmaterialien für Hüft- und Kniegelenkersatz sowie andere chirurgische Implantate wurden vor mehr als 50 Jahren entwickelt. Obwohl Chirurgen häufig präventiv mit Antibiotika behandeln, kann eine lebensbedrohliche Infektion direkt nach der OP oder Wochen oder Monate später auftreten. Dabei bildet sich auf dem Implantat ein flockiger, feiner Film, der mit Antibiotika behandelt wird. In sieben Prozent der Fälle sind jedoch Revisions-OPs nötig, bei denen das infizierte Implantat entfernt und die Umgebung von Bakterien bereinigt wird. Ist das erfolgreich (es kann Tage oder Wochen dauern), wird ein neues Implantat eingesetzt.

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