Antibacterial Surfaces for Biomedical Applications

Doctoral thesis, 2020

Medicintekniska produkter, som exempelvis ortopediska och dentala implantat, har hjälpt miljontals människor till ett förbättrat aktivt liv. I de flesta fall är insättning av implantat en lyckad behandlingsform, men ibland kan det leda till svårhanterliga komplikationer. Det vanligaste problemet med implantat är förekomsten av bakteriella infektioner, där närvaron av ett artificiellt material ökar risken för att få en infektion samt försvårar för kroppens immunförsvar att häva den. En infektion som fås i samband med att man opererar in implantat kallas för biomaterialassocierad infektion (BAI) och orsakas till stor del av en bakteriekolonisering på ytan av implantatet där det växer till en klibbig samling av bakterier som kallas för biofilm. Dessa biofilmer har en hög motståndskraft mot både kroppens immunförsvar och antibiotikabehandling och kan orsaka allvarliga infektioner som ofta leder till att implantatet mister sin funktion och måste plockas bort.

En annan infektionsrisk, bl.a. i samband med implantat-operationer är såren som också är mottagliga för bakteriekolonisering. Då immunsystemet är förvagat av det kirurgiska ingreppet är behandlingen av sådana infektioner mestadels bestående av en långvarig systemisk antibiotikabehandling. Problemet är dock att dagens antibiotika har börjat att förlora sin effekt och inte längre biter på infektioner som de gjorde förr. Detta är en följd av det växande problemet med antibiotikaresistens, där vårt felaktiga överanvändade av antibiotika har resulterat i att bakteriella infektioner inte längre kan behandlas. Dessutom kan långvariga antibiotikabehandlingar orsaka negativa biverkningar för patienterna. – En lösning på detta problem är att använda antibakteriella ytbeläggningar på medicinska produkter för att förhindra BAI och sårinfektion.

I denna avhandling har två olika typer av antibakteriella ytbeläggningar utvecklats och testats. Tanken med tillvägagångssätten är att de skall fungera förebyggande, för att minska användningen av antibiotika och/eller införa nya alternativ för att ersätta dem. I det ena tillvägagångssättet utformades ett lokalt läkemedelsleveranssystem där antibiotika administreras direkt från ytan av ett implantat med effektivare verkan som följd. I det andra tillvägagångssättet utvecklades en kontaktdödande yta genom att kemiskt förankra bakteriedödande små proteiner till ytan. Sådana små proteiner, s.k. antimikrobiella peptider (AMP) är naturligt förekommande som en del av vårt immunförsvar och kan mycket effektivt döda bakterier samtidigt som de är ofarliga för våra egna celler. Ytor med AMPar har  utformas för att användas som antibakteriella implantatbeläggningar och sårförband.

Förhoppningen är att resultaten i denna avhandlingen bidrar till att forma framtidens medicintekniska produkter och genom minskning av antibiotikaanvändandet kan vara en del i att bekämpa antibiotikaresistens.