Göteborgilaisessa Chalmersin teknisessä korkeakoulussa tehty tutkimus osoittaa, että muovisiin lääketieteellisiin pintoihin integroidut grafiittihiutaleet voivat tappaa jopa tappaen 99,99 prosenttia niihin kiinnittyneistä bakteereista. Tämä on halpa ja toimiva ratkaisu ongelmaan, joka vaikuttaa miljooniin, maksaa valtavasti aikaa ja rahaa ja nopeuttaa antibioottiresistenssin syntymistä.
Sairauksien ehkäisyn ja valvonnan eurooppalaisen keskuksen (ECDC) mukaan vuosittain yli neljä miljoonaa ihmistä kärsii terveydenhuoltoprosessien aikana tarttuvista infektioista. Monet näistä ovat bakteeri-infektioita, jotka kehittyvät kehossa olevien lääkinnällisten laitteiden ja implanttien, kuten katetrien, lonkka- ja polviproteesien tai hammasimplanttien ympärille.
Tällainen bakteeri-infektio voi aiheuttaa suuria kärsimyksiä potilaille ja maksaa terveydenhuoltopalveluille valtavia määriä aikaa ja rahaa. Lisäksi tällaisten infektioiden hoitamiseksi ja ehkäisemiseksi käytetään tällä hetkellä suuria määriä antibiootteja, jotka maksavat enemmän rahaa ja nopeuttavat antibioottiresistenssin kehittymistä. Pahimmassa tapauksessa implantit on poistettava.
Small-aikakauslehdessä Chalmersin biotekniikan laitoksen tutkija Santosh Pandit kertoo, että tarkoituksena on kehittää antibakteerisia pintoja, jotka voivat vähentää infektioiden määrää. – Tämä voi vähentää antibioottien tarvetta ja estää sen, että bakteerit kehittävät vastustuskyvyn antibiooteille. Olemme nyt osoittaneet, että polyeteenin ja grafiittihiutaleiden seoksesta muodostetut räätälöidyt pinnat voivat tappaa 99,99 prosenttia bakteereista, jotka yrittävät kiinnittyä laitteiden pintaan, Pandit sanoo.
Implanttien infektiot johtuvat bakteereista, jotka kulkevat kehossa nesteissä, kuten veressä, etsiessään kiinnitettävää pintaa. Kun ne laskeutuvat sopivalle pinnalle, ne alkavat kasvaa ja muodostaa biokalvon - bakteeripäällysteen.
Aikaisemmat Chalmers-tutkijoiden tutkimukset osoittivat, kuinka implantin pintaan asetetut pystysuorat grafeenihiutaleet voivat muodostaa suojapinnoitteen, jolloin bakteerien ei voida kiinnittyä samanlaisiin piikkeihin rakennuksiin, jotka on suunniteltu estämään lintujen pesimistä. Grafeenihiutaleet vahingoittavat solukalvoa, tappaen bakteerit. Näiden grafeenihiutaleiden tuottaminen on kuitenkin kallista, ja tällä hetkellä se ei ole mahdollista laajamittaisessa tuotannossa.
- Mutta nyt olemme saavuttaneet samat erinomaiset antibakteeriset vaikutukset, mutta käyttämällä suhteellisen edullisia grafiitti-nanokalvoja sekoitettuna erittäin monipuoliseen polymeeriin. Tavanomaisilla muovinvalmistustekniikoilla onnistuimme räätälöimään materiaalin mikrorakenteen halutun vaikutuksen saavuttamiseksi, kertoo Chalmersin materiaalitieteiden laitoksen apulaisprofessori Roland Kádár.
Implanttien pinnalla olevat nanohiutaleet estävät bakteeri-infektion, mutta eivät vahingoita terveitä ihmisen soluja. Ihmisen solut ovat noin 25 kertaa suurempia kuin bakteerit, joten vaikka grafiittihiutaleet viipaloivat toisiaan ja tappavat bakteerit, ne eivät tuota naarmuakaan terveisiin soluihin.
Perinteinen elektroniikan valmistus perustuu prosesseihin, jotka johtavat usein materiaalihävikkiin, korkeisiin työkalukustannuksiin ja merkittäviin varastointikuluihin. Viime vuosina lisäävä valmistus (additive), erityisesti 3D-tulostus, on kuitenkin alkanut nousta varteenotettavaksi vaihtoehdoksi elektroniikan valmistuksessa, sillä se tarjoaa lisää suunnittelun joustavuutta sekä mahdollisia ympäristö- ja taloudellisia etuja.
