Adam Turner: Nya biomaterial som motverkar bakterier på implantat

Bild

ADAM TURNER
Disputation: 13 september 2024 (klicka för mer info)
Doktorsavhandling: Biomaterial-induced inhibition of Staphylococcus aureus biofilm formation
Ämnesområde: Biomaterialvetenskap
Sahlgrenska akademin, Institutionen för kliniska vetenskaper

Medicintekniska produkter används i stor utsträckning inom modern medicin för att återställa eller förhindra förlust av anatomisk funktion på grund av skador, sjukdomar och åldrande. Operationer där implantat sätts in ger oftast bra resultat, men de kan misslyckas på grund av infektioner.

Besväret med implantatrelaterade infektioner för både patienter och vården är stort och kan leda till omoperationer, långvarig funktionsnedsättning, psykisk stress och i värsta fall dödsfall.

Staphylococcus aureus är den patogen som främst orsakar dessa infektioner, på grund av bakteriens starka toxicitet, resistens mot antibiotika och förmåga att bilda biofilmer.

– De här biofilmerna är slemmiga lager av hopklumpade bakterieceller på implantat eller vävnader. Eftersom alla medicintekniska produkter har en infektionsrisk behövs nya strategier för infektionskontroll, säger Adam Turner, doktorand inom ämnesområdet biomaterialvetenskap vid Institutionen för kliniska vetenskaper.

Hans arbete ingår i det Marie Curie-finansierade europeiska nätverket BIOREMIA. Forskningen i Adam Turners doktorsavhandling undersöker alternativa behandlingar och nya antimikrobiella material för att förebygga eller behandla implantatrelaterade infektioner.

Viktiga fynd i kampen mot biofilm

Adam Turner lyfter fram de viktigaste resultaten från sin forskning och deras praktiska betydelse:

• Acetylsalicylsyra, en molekyl relaterad till aspirin, kan blockera kommunikationen mellan Staphylococcus aureus-celler. Detta leder till färre skadliga bakterietoxiner och en förstärkning av antibiotikas effekt. Antivirulensföreningar som acetylsalicylsyra dödar inte bakterierna men försvagar dem. Det hjälper vårt immunförsvar att bekämpa infektionen utan att riskera att bakterierna utvecklar resistens.
• En beläggning av zinkoxid förstärker nedbrytningen av ett järn-mangan-biomaterial, vilket gör det lämpligt som resorberbara medicintekniska produkter (bryts ner och absorberas av kroppen över tid) för till exempel frakturfixering. Materialet som är kompatibelt med benceller, minskar tillväxten och biofilmen av Staphylococcus aureus.
• Kopparbelagt titan dödar Staphylococcus aureus, minskar bildandet av biofilm och förbättrar immunförsvarets förmåga att förstöra bakterier.
• PEGylerade polymerbeläggningar (en sorts plast) på titan försvårar signifikant för Staphylococcus aureus att bilda biofilm och förbättrar effekten av flera antibiotika i kampen mot biofilmen.

– Vi har också identifierat viktiga cellulära och molekylära interaktioner mellan immunceller och Staphylococcus aureus på ytmodifierat titan. Våra resultat visar att om bakterieceller koloniserar en implantatyta, kan immuncellerna inte utföra sin antimikrobiella funktion. Det leder till infektion och att implantatet behöver opereras ut. Detta understryker behovet av anti-biofilmstrategier för implantat, säger Adam Turner.

Reflektioner kring doktorandresan

Vad har varit mest givande under ditt doktorandprojekt?
– Att vara en del av doktorandnätverket inom BIOREMIA har varit otroligt givande. Vännerna jag fått och upplevelserna vi delat under vår tid tillsammans har varit oförglömliga. Utan mina kollegor på biomaterialavdelningen hade doktorandresan varit mycket svårare och mycket mindre lustfylld.

Vad har varit de största utmaningarna?
– Förutom arbetsbelastningen som alltid finns i doktorandutbildning har den största utmaningen varit tvärvetenskapligheten. Min bakgrund är främst inom biologi, och att bli introducerad till materialvetenskapens värld var komplext, förvirrande och utmanande. Men tack vare kunskapen som delades av mina kollegor på laboratoriet och inom BIOREMIA-nätverket blev denna komplexitet mycket mindre skrämmande.

Text: Jakob Lundberg