Implantater med nano-overflade skal stoppe kroniske infektioner

Spinout-virksomhed fra DTU Fotonik har udviklet teknologi, der skal stoppe kroniske infektioner. Illustration: Paul Michael Petersen fra DTU Adina Technologies

Det er nu lykkes DTU-forskere at udvikle implantater med nanostrukturer på overfladen, som kan reducere mængden af bakterier, der kan sættes sig fast på implantaterne.

Det vil betyde at færre patienter vil få kroniske infektioner efter at havde fået indsat et implantat. En "operation" der er mere og mere almindeligt. Er hjerterytmen fx. for langsom, kan man få implanteret en hjælper i form af en pacemaker, og vælter man på cyklen og slår en fortand ud, kan man erstatte den med en tandprotese, så man kan smile igen.

I takt med udviklingen af implantater er kroniske infektioner blevet et stigende problem, fordi et fremmedlegeme, som et implantat, giver grobund for bakterier i kroppen.

»Kroppens bakterier lægger sig på implantatets overflade i et lag, der er så tyndt, at immunforsvaret ikke opdager det. Laget udvikler sig til en biofilm, og det betyder, at vi går rundt med de her implantater, som potentielt kan være små tikkende bomber, uden nogen mulighed for at reagere, før det bliver til en kronisk infektion,« siger professor og sektionsleder Paul Michael Petersen, DTU Fotonik.

Han mener, at problemet er et af de mest oversete på sundhedsområdet, og har sammen med lektor på DTU Fotonik, Yiyu Ou, udviklet en ny nanoteknologisk løsning på implantat-infektionerne. I et nyt studie kan de vise rigtig gode resultater med at skabe nanostrukturer direkte i overfladen på selve titanium-implantatet.

Læs også: Slut med at lave aftryk: Nu skal tænder 3D-printes

Implantat infektioner er et stort problem

Især inden for tandlægeområdet er infektioner efter indsættelse af implantater et stort problem, og DTU-forskerne blev fra både Tandlægehøjskolen, en række tandlæger og svenske undersøgelser opmærksomme på, at området søgte efter en løsning.

De foreløbige testresultater på deres nanoteknologiske løsning viser, at teknologien giver en 90 procent reduktion af bakterier, der sætter sig på overfladen, sammenlignet med andre implantater. Grundet de gode resultater blev der i 2021 etableret spinout-virksomheden Adina Technologies, der skal kommercialisere løsningen, som forskerne også i dag har patent på.

Problemet med implantater er, at de bliver dækket af et tyndt lag biofilm, som i begyndelsen er uskadelig. Det er så tyndt, at immunforsvaret først ikke opdager, at det er ved at udvikle sig til en permanent tilstand. Bakteriernes overlevelsesstrategi er nemlig at danne kolonier, hvor de kan udvikle resistens. Det vil med tiden udvikle sig til at give kroniske infektioner i kroppen.

Læs også: Hjerneimplantat registrerer og lindrer smerte hos gnavere

En nanoteknologisk løsning som fungerer

Det er ikke nyt at løse problemet med biofilm med nanostrukturer, men DTU Fotonik-forskerne er de første til at kunne lave nanostrukturen i titanium-materialet. Nuværende implantater er belagt med nanomateriale uden på titaniummet. Materialet til coatingen er mindre stabilt end titanium, og det er en stor fordel, at implantatet kun er i ét materiale.

Løsningen går ud på at indgravere titanium-materialet, så der i overfladen af implantatet er bakker og dale med kort afstand inden for nogle nanometer. Bakterier bor og vokser gerne på glatte overflader. Men med nanostrukturen kan de ikke få fodfæste, og med sit design kan nanostrukturen ødelægge bakteriernes membraner. De punkterer ganske enkelt og der ændres fundamentalt på deres evne til at kunne lave celledeling og vokse.

Implantatet med indbygget nanostruktur vil, ifølge Paul Michael Petersen, ikke bare nedbringe antallet af kroniske infektioner på implantater, men kan som tillægsgevinst reducere behovet for antibiotika.

»Det er en teknologi, som har kæmpe stort potentiale, men vi arbejder videre på at gøre det endnu bedre,« siger han.

Emner : Bakterier