Forebyggelse af infektion, lette helbredelse:Nye biomaterialer fra edderkoppesilke

Nye biomaterialer udviklet ved University of Bayreuth eliminerer risikoen for infektion og letter helingsprocesser. Et forskerhold ledet af prof. Dr. Thomas Scheibel er lykkedes med at kombinere disse materialeegenskaber, som er yderst relevante for biomedicin. Disse nanostrukturerede materialer er baseret på edderkoppesilkeproteiner. De forhindrer kolonisering af bakterier og svampe, men samtidig proaktivt hjælpe med regenerering af humant væv. De er derfor ideelle til implantater, sårforbindinger, proteser, kontaktlinser, og andre hverdagshjælpemidler. Forskerne har præsenteret deres innovation i tidsskriftet Materialer i dag .

Det er en vidt undervurderet risiko for infektion:Mikrober, der sætter sig på overfladen af ​​genstande, der er uundværlige i medicinsk behandling eller for livskvalitet generelt. Lidt efter lidt, de danner en tæt, ofte usynlig biofilm, der ikke let kan fjernes, selv med rengøringsmidler, og som ofte er resistent over for antibiotika og antimykotika. Bakterier og svampe kan derefter vandre ind i organismens tilstødende væv. Som resultat, de forstyrrer ikke kun forskellige helingsprocesser, men kan endda forårsage livstruende infektioner.

Med en ny forskningstilgang, Forskere fra University of Bayreuth har nu fundet en løsning på dette problem. Brug af bioteknologisk fremstillede edderkoppesilkeproteiner, de har udviklet et materiale, der forhindrer adhæsion af patogene mikrober. Selv streptokokker, resistent over for flere antibakterielle midler (MRSA), har ingen chance for at sætte sig på materialets overflade. Biofilm, der vokser på medicinske instrumenter, sportsudstyr, kontaktlinser, proteser, og andre dagligdags genstande kan derfor snart være historie.

I øvrigt, materialerne er designet til samtidig at hjælpe med adhæsion og spredning af menneskelige celler på deres overflade. Hvis de kan bruges til f.eks. sårforbindinger, huderstatning, eller implantater, de understøtter proaktivt regenereringen af ​​beskadiget eller tabt væv. I modsætning til andre materialer, der tidligere har været brugt til at regenerere væv, risikoen for infektion er iboende elimineret. Mikrobiel-resistente belægninger til en række biomedicinske og tekniske anvendelser er således indstillet til at blive tilgængelige i den nærmeste fremtid.

Bayreuth-forskerne har hidtil med succes testet den mikrobeafvisende funktion på to typer edderkoppesilkematerialer:på film og belægninger, der kun er få nanometer tykke, og på tredimensionelle hydrogelstilladser, der kan tjene som forløbere for vævsregenerering. "Vores undersøgelser til dato har ført til et fund, der er absolut banebrydende for fremtidigt forskningsarbejde. Især de mikrobeafvisende egenskaber af de biomaterialer, vi har udviklet, er ikke baseret på giftige, dvs. ikke celledestruerende, effekter. Den afgørende faktor ligger snarere i strukturer på nanometerniveau, som gør edderkoppesilkeoverfladerne mikrobeafvisende. De gør det umuligt for patogener at binde sig til disse overflader", forklarer prof. dr. Thomas Scheibel, der er formand for biomaterialer ved University of Bayreuth.

"Et andet fascinerende aspekt er, at naturen igen har vist sig at være den ideelle rollemodel for meget avancerede materialekoncepter. Naturlig edderkoppesilke er meget modstandsdygtig over for mikrobielt angreb, og reproduktionen af ​​disse egenskaber på en bioteknologisk måde er et gennembrud", tilføjer prof. dr.-Ing. Gregor Lang, en af ​​de to første forfattere og leder af forskningsgruppen for Biopolymer Processing ved University of Bayreuth.

I Bayreuth-laboratorierne, edderkoppesilkeproteiner blev specifikt designet med forskellige nanostrukturer for at optimere biomedicinsk relevante egenskaber til specifikke applikationer. Endnu engang, de netværksforbundne forskningsfaciliteter på Bayreuth campus har bevist deres værd. Sammen med Bavarian Polymer Institute (BPI), tre andre tværfaglige forskningsinstitutter ved University of Bayreuth var involveret i dette forskningsgennembrud:Bayreuth Center for Material Science &Engineering (BayMAT), Bayreuth Center for Kolloider og Grænseflader (BZKG), og Bayreuth Center for Molecular Biosciences (BZKG).