Synteseproces til at indkapsle nanopartikler, der kunne forbedre antimikrobielle belægninger

Kemikere støttet af Swiss National Science Foundation (SNSF) har udviklet en one-pot synteseproces til at indkapsle nanopartikler. Denne type partikel kunne forbedre den antimikrobielle belægning af implantater.

Vestlige befolkninger lever længere, mens de nyder godt helbred. Flere og flere mennesker, for eksempel unge pensionister, har implantater monteret til at udføre deres aktiviteter. Men sådan operation er ikke uden risici:under en operation, bakterier kan nå overfladen af ​​implantatet. Når de først har koloniseret overfladen og dannet en biofilm, implantatet skal fjernes og såret renses. Intet nyt implantat kan monteres, før infektionen er ryddet helt op. Disse komplikationer påvirker 2% af kunstige hofteled, 5-10% af kunstige knæled og nå 50% til hjerteshunt- og stentoperationer.

En måde at bekæmpe væksten af ​​bakterier på implantatets overflade er tilføjelsen af ​​en antimikrobiel belægning. En forskergruppe, ledet af Katharina Fromm fra University of Fribourg, har udviklet en sådan belægning. Det gennemgår i øjeblikket in-vivo-tests i et projekt finansieret af CTI. Denne belægning udsender konstant et antimikrobielt middel - sølvioner - i cirka tre måneders varighed.

Belægning med længere effekt

For at forlænge effektiviteten af ​​belægningen, forskerne arbejder i øjeblikket på en andengenerationsbelægning, hvori sølvnanopartiklen vil blive indkapslet i silica. Dette ville øge stabiliteten af ​​nanopartiklerne ved at isolere den fra omgivelserne. Det ville også bremse diffusionen af ​​sølvet og forlænge effektiviteten af ​​belægningen. En anden fordel ved denne metode er, at celler kan tåle et meget større antal sølvnanopartikler, hvis de er indkapslet, end hvis de er nøgne.

Til denne ende, forskerne har udviklet, inden for rammerne af det nationale forskningsprogram "Smart Materials" (NRP 62), en one-pot synteseproces (*) til at indkapsle nanopartiklerne. Dette giver dem mulighed for at bestemme porøsiteten og størrelsen af ​​silicabeholderen i forhold til den nanopartikel, den indeholder. Under mikroskopet, det ligner en nanoskopisk rangle.

Målrettet udgivelse

For at forbedre ydeevnen af ​​belægningen yderligere, forskerne - i samarbejde med prof Christian Bochets gruppe - arbejder også på bakteriesensorer, som de har til formål at fastgøre de indkapslede nanopartikler. Hvis en sådan sensor var på plads, sølvet ville kun blive frigivet, hvis et patogen var i nærheden. Denne målrettede frigivelse ville yderligere forlænge effektiviteten af ​​beskyttelsen, og den ville forhindre sølv i at blive unødvendigt frigivet til organismen.

Syntesen udviklet af forskerne giver mulighed for udvikling af forskellige typer beholdere til forskellige nanopartikler. Anvendelsespotentialet for disse nano-rangler er derfor betydeligt:​​ved at kontrollere beholderens porøsitet, det er for eksempel muligt at styre, hvilke molekyler der kan komme tæt på nanopartiklerne. Det her, på tur, ville gøre det muligt at skabe en nanoreaktor, hvori en kemisk reaktion kan finde sted. Teknikken kan også muliggøre nye batteridesign, hvor hver indkapslet nanopartikel ville spille rollen som en elektrode.