Insect -eiwit dat bacteriële infectie blokkeert, toont potentieel voor medische implantaten

Een eiwit dat vlooien geeft, hun spring is gebruikt om bacteriecellen op te starten, met laboratoriumresultaten die het potentieel van het materiaal aantonen om medische implantaatinfectie te voorkomen.

Gepubliceerd in Vooruitgang in colloïde en interfacewetenschapde samenwerkingsstudie onder leiding van onderzoekers van de RMIT University in Australië is het eerste gerapporteerde gebruik van antibacteriële coatings gemaakt van veerstoffen-mimetische eiwitten om bacteriën volledig te blokkeren om zich aan een oppervlak te hechten.

Studie-hoofdauteur professor Namita Roy Choudhury zei dat de bevinding een cruciale stap is in de richting van hun doel om slimme oppervlakken te creëren die stoppen met gevaarlijke bacteriën, vooral antibioticaresistente zoals MRSA, van het groeien van medische implantaten.

“Dit werk laat zien hoe deze coatings kunnen worden aangepast om bacteriën effectief te bestrijden – niet alleen op de korte termijn, maar mogelijk over een lange periode,” zei ze.

Bacteriën worden vaak gevonden bij implantaten na een operatie, ondanks sterilisatie- en infectiecontroles. Deze kunnen leiden tot infecties die antibiotica vereisen, maar omdat antibioticaresistentie steeds vaker voorkomt, zijn nieuwe preventieve maatregelen nodig.

“Antibioticaresistentie heeft geleid tot meer interesse in het gebied van zelf-steriliserende materialen en een gemakkelijke bereiding van antibacteriële oppervlakken,” zei Choudhury.

“Daarom hebben we dit oppervlak ontworpen om de initiële bevestiging van de bacteriën en biofilmvorming volledig te voorkomen om de infectiesnelheden te verlagen.”

Choudhury zei dat potentiële toepassingen spuitcoatings kunnen omvatten voor chirurgisch gereedschap, medische implantaten, katheters en wondverbanden.

Vullen te hulp

Resilin, een eiwit in insecten, staat bekend om zijn opmerkelijke elasticiteit – het stelt vlooien in staat om meer dan honderd keer hun eigen hoogte in microseconden te springen – maar het is ook extreem veerkrachtig en biocompatibel.

“Deze uitzonderlijke eigenschappen en niet-toxische aard maken veerstoffen en veerstoffen-mimetische eiwitten ideaal voor veel toepassingen die flexibele, duurzame materialen en coatings vereisen,” zei Choudhury.

“Deze toepassingen variëren van weefseltechniek en medicijnafgifte tot flexibele elektronica en sportapparatuur, maar dit is het eerste werk dat is gepubliceerd over zijn prestaties als antibacteriële coating.”

Het team creëerde verschillende vormen van coating uit veranderde vormen van veerkracht en testte vervolgens hun interacties met E.coli -bacteriën en menselijke huidcellen in laboratoriumomstandigheden.

De studie toonde aan hoe de veranderde eiwitten in nano -druppelvorm bekend als coacervaten 100% effectief waren bij het afstoten van de bacteriën, terwijl ze nog steeds goed integreerden met gezonde menselijke cellen, een cruciaal onderdeel van het succes van medisch implantaat.

Studie -hoofdauteur van RMIT Dr. Nisal Wanasingha zei dat het hoge oppervlak van de nano -druppels hen bijzonder goed maakte in interactie en het afstoten van bacteriën.

“Zodra ze in contact komen, interageert de coating met de negatief geladen bacteriële celmembranen door elektrostatische krachten, waardoor hun integriteit wordt verstoord, wat leidt tot lekkage van cellulaire inhoud en uiteindelijke celdood,” zei hij.

Wanasingha zei dat de op varianen gebaseerde coatings niet alleen 100% effectiviteit vertoonden bij het stoppen van bacteriën om zich aan het oppervlak te hechten, maar ook verschillende voordelen boden in vergelijking met traditionele benaderingen.

“In tegenstelling tot antibiotica, die kunnen leiden tot resistentie, kan de mechanische verstoring veroorzaakt door de veerkrachtcoatings voorkomen dat bacteriën weerstandsmechanismen vaststellen,” zei hij.

“Ondertussen verminderen Resilin’s natuurlijke oorsprong en biocompatibiliteit het risico op bijwerkingen in menselijke weefsels en, als eiwitgebaseerd, zijn milieuvriendelijker dan alternatieven op basis van zilveren nanodeeltjes.”

Volgende stappen

Studie co-auteur professor Naba Dutta zei dat het veerstoffenmimetisch eiwit zeer reageert op stimuli en veranderingen in zijn omgeving, waardoor het voor veel functies mogelijk instelbaar is.

“Deze vroege resultaten zijn veelbelovend als een nieuwe manier om de infectiebeheersing in ziekenhuizen en andere medische instellingen te verbeteren, maar nu is meer testen nodig om te zien hoe deze coatings werken tegen een breder scala aan schadelijke bacteriën,” zei Dutta.

“Toekomstig werk omvat het aansluiten van antimicrobiële peptidesegmenten tijdens recombinante synthese van veerstoffen en het opnemen van aanvullende antimicrobiële middelen om het spectrum van activiteit te verbreden.”

Overgang van laboratoriumonderzoek naar klinisch gebruik zal moeten zorgen voor de stabiliteit en schaalbaarheid van de formule, het uitvoeren van uitgebreide veiligheids- en werkzaamheidstroeven, terwijl hij betaalbare productiemethoden voor wijdverbreide distributie ontwikkelt, voegde hij eraan toe.

De studie was in samenwerking met het Arc Center of Excellence voor biofotoniek op nanoschaal en de Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). Het team gebruikte ANSTO’s Australian Center for Neutron Scattering -faciliteiten en de Micro Nano Research Facility en Microano en microanalysefaciliteit van RMIT University.