Usnic-syra (i gult) integreras i och avges från implantatets grafentäckta yta. Usnic-syran dödar bakterierna (i grönt) och förhi
​Usnic-syra (i gult) integreras i och avges från implantatets grafentäckta yta. Usnic-syran dödar bakterierna (i grönt) och förhindrar därmed att bakterierna bildar biofilm på ytan. Illustration: Yen Strandqvist/Chalmers

​​​​​​​​​​​​​​​​

Grafen binder bakteriedödande läkemedel på implantat

Medicinska implantat infekteras ofta av bakterier som bildar biofilm, vilket orsakar stort lidande hos patienterna och hög belastning inom sjukvården världen över. Nu har forskare vid Chalmers utvecklat en metod för att täcka ett grafenbaserat material med bakteriedödande molekyler, som skulle kunna användas för att hindra dessa bakterieinfektioner. 

Santosh Pandit− Vi har visat att vi kan binda vattenolösliga antibakteriella molekyler till grafen och att molekylerna frigörs kontinuerligt och kontrollerat från materialet. Det är en förutsättning för att metoden ska fungera. Dessutom är vår metod för att binda de aktiva molekylerna till grafen väldigt enkel och kan också enkelt anpassas till industriella processer, säger Santosh Pandit, forskare på institutionen för biologi och bioteknik vid Chalmers och förstaförfattare till studien som nyligen publicerats i Scientific Reports

Bakterier som bildar svårgenomträngliga ytskikt, så kallad biofilm, på implantat såsom tandimplantat och andr​a ortopediska implantat, är ett stort globalt problem. Bakterier i biofilm är mer motståndskraftiga än andra bakterier. Infektionerna är därför ofta svårbehandlade och leder till stora problem för patienterna − och kan i värsta fall leda till att implantaten måste plockas ut och ersättas. Förutom det mänskliga lidandet innebär det också stora kostnader för sjukvården. 

Grafen täcktes med antibakteriell usnic-syra

​Det finns en mängd vattenolösliga, eller hydrofoba, läkemedel och molekyler, som har potential att användas inom antibakteriell behandling. Men för att de ska kunna användas för i kroppen måste de fästas på ett material, vilket kan vara svårt och tidskrävande.

− Grafen har stor potential att interagera med hydrofoba molekyler eller läkemedel och vi har utnyttjat dessa egenskaper när vi har skapat vårt material. Processen för att binda de antibakteriella molekylerna sker bland annat med hjälp av ultraljud, säger Santosh Pandit.

I studien täcktes grafenmaterialet med så kallad usnic-syra (UA) som utvinns ur vissa lavar, till exempel skägglav. Tidigare forskning har visat att UA har goda bakteriedödande egenskaper och slår ut bakterier genom att förhindra att de bildar nukleinsyror, byggstenarna i RNA, och därmed blockera proteinproduktion i cellen. Sedan testades materialets motståndskraft mot de patogena bakterierna Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis, som ofta bildar biofilm på medicinska implantat och infekterar närliggande vävnader. 

"Vi kan binda läkemedel till grafen med enkel metod"

Forskarna kunde se att materialet visade upp ett flertal egenskaper som gav lovande resultat. Förutom att metoden där UA integrerades i grafenmaterialets yta fungerade väl, dokumenterade man också att UA-molekylerna frisläpptes kontinuerligt, vilket i sin tur hindrade att biofilm bildades på ytan. 

− Men ännu viktigare är att våra resultat visar att vi kan binda hydrofoba läkemedel till grafen med en enkel metod. Det banar väg för ett mer effektivt antibakteriellt skydd av biomedicinska produkter i framtiden. Nu planerar vi försök där vi kommer att binda in andra hydrofoba läkemedel med ännu större potential för att behandla eller förhindra olika kliniska infektioner, säger Santosh Pandit. 


Mer om studien

Text: Susanne Nilsson Lindh
Illustration: Yen Strandqvist/Chalmers
Foto (Santosh Pandit): Johan Bodell/Chalmers


Läs mer: 



Sidansvarig Publicerad: to 12 aug 2021.