Een nieuw bacteriedodend materiaal voor implantaten kan infecties voorkomen bij onder andere knie- en heupprotheses. Ook zorgt het materiaal voor betere hechting van het implantaat aan het bot.
Onderzoekers van de staatsuniversiteit van Washington in de Verenigde Staten hebben een nieuw materiaal ontwikkeld voor implantaten dat bacteriën doodt. Uit hun onderzoek bleek dat het materiaal 87 procent van de bacteriën uitschakelt van veelvoorkomende bacteriestammen. Dit werk verscheen recent in het wetenschappelijke tijdschrift International Journal of Extreme Manufacturing.
In Nederland plaatsen artsen jaarlijks zo’n 30.000 nieuwe knieën en 40.000 nieuwe heupen. Infecties van de implantaten zijn een van de grootste oorzaken van mislukte ingrepen en leiden tot een langdurige en intensieve behandeling voor patiënten. Een vroege infectie, tijdens de operatie of vlak erna, treedt in 2 tot 3 procent van de gevallen op. Maar ook jaren later kan het implantaat nog geïnfecteerd raken, als bacteriën van een ontsteking ergens anders in het lichaam bij het implantaat terechtkomen.
‘Bij mannen ruikt het meer naar kaas, bij vrouwen naar ui’: verrassende verhalen over microben
Ze zitten op je neus, op je bord, in je darmen, onder je voeten. Te klein om met het blote oog te zien, met oneindig veel en ...
Momenteel geven zorgverleners voor de operatie preventieve antibiotica aan de patiënten om infecties te voorkomen. Omdat deze antibiotica niet 100 procent effectief zijn, ontwikkelden de onderzoekers een nieuw prothesemateriaal dat zelf bacteriën doodt.
Meer metaalsoorten
Huidige protheses zijn doorgaans gemaakt van titanium. Hieraan voegden de onderzoekers twee andere metalen toe: koper en tantaal. Als bacteriën in contact komen met koper, scheuren hun celwanden. Daardoor gaan de bacteriën dood. Tantaal zorgt voor gezonde celgroei rondom het implantaat, zodat het beter hecht aan het bot.
De onderzoekers maakten dit materiaal met behulp van een 3D-printer. Vervolgens onderzochten ze hoe sterk het materiaal was en hoe bacteriedodend. Ook zochten ze uit of de geladen metaaldeeltjes uit het implantaat niet naar nabij weefsel zwommen en daar problemen veroorzaakten. Om al deze aspecten te onderzoeken, testten ze de mechanische eigenschappen van het materiaal en deden ze experimenten met bacteriën in petrischaaltjes en met proefdieren.
Uit de proeven bleek dat het nieuwe materiaal 87 procent van de bacteriën doodt. Daarnaast zorgt het tantaal ervoor dat het lichaam 3,5 keer meer bot vormt rondom het implantaat, waardoor het beter geneest. Het nieuwe materiaal was even sterk als het gebruikelijke materiaal en de geladen koperdeeltjes zorgden bij ratten niet voor ontstekingen.
87 procent
Volgens orthopeed Rob Nelissen van het Leids Universitair Medisch Centrum is het een goed begin dat het materiaal 87 procent van de bacteriën doodt, maar is dat nog niet genoeg. ‘13 procent van de bacteriën gaat dus niet dood. De bacteriën die overblijven, zullen exponentieel in aantal toenemen. Om daadwerkelijk infecties te voorkomen, zullen we toe moeten naar een materiaal dat 99,999 procent van de bacteriën doodt.’
Daarnaast moeten er nog een aantal belangrijke zaken uitgezocht worden, zegt Nelissen. In huidige protheses is het deel van het kunstgewricht dat vastzit in het bot meestal gemaakt van titanium en soms van tantaal. De kop van de prothesesteel is daarentegen vaak van chroom/kobalt of keramiek, omdat die materialen minder snel slijten. Het is de vraag of het ook lukt om aan die materialen bacteriedodende koperdeeltjes toe te voegen. Zo niet, dan gaan de bacteriën alsnog op de kop van de prothese zitten.
Ook zullen de onderzoekers nog uit moeten zoeken of het bacteriedodende effect na verloop van tijd nog steeds aanwezig is. Dat is nodig om ook latere infecties te voorkomen.
Toch heeft het materiaal volgens Nelissen wel potentie. ‘Het is goed dat ze in dit onderzoek hebben aangetoond dat de hechting aan het bot nog steeds goed gaat met de toevoeging van koper. Anders gaan de bacteriën wel dood, maar zit het implantaat los. Nu is het de kunst om de antibacteriële werking te verbeteren.’
