NY STUDIE. I samverkan med kollegor på Chalmers har forskare vid Sahlgrenska akademin tagit fram ett nytt material som dödar bakterier och förhindrar infektioner i sår. Det handlar om en specialdesignad hydrogel som fungerar mot alla typer av bakterier, även de antibiotikaresistenta. Nu väcks hopp om att effektivt kunna bekämpa ett växande globalt problem.
Vid Sahlgrenska akadmein har Sara Svensson, Margarita Trobos och Peter Thomsen bidragit till studien.
Antibiotikaresistenta bakterier är enligt Världshälsoorganisationen, WHO, ett av de största hoten mot mänskligheten. För att hantera situationen behöver vi ändra vårt beteende för hur vi använder antibiotika – och utveckla ny hållbar medicinteknik.
– Vi har kunnat uppmäta god effektivitet hos hydrogelen när vi testat den på olika slags bakterier, även sådana som blivit resistenta mot antibiotika, säger Martin Andersson, forskningsledare för studien och professor på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.
Forskningen på materialet, och utvecklingen av det i form av sårvårdsförband, har pågått under många år och växt i omfattning. Nu presenteras för första gången resultaten i en vetenskaplig artikel som nyligen publicerades i tidskriften ACS Biomaterials Science & Engineering.
Huvudsyftet med studierna har varit att ta fram nya medicintekniska lösningar som kan bidra till att minska användningen av antibiotika. Än så länge är resistenta bakterier, som orsakar det man kallar för sjukhussjukan, inte så vanliga i Sverige. De utgör dock ett växande globalt problem som påverkar oss alla.
Kopierar vårt immunförsvar
Den aktiva substansen i det nya bakteriedödande materialet utgörs av små proteiner, antimikrobiella peptider, som finns naturligt i vårt immunförsvar.
– Den typ av peptid som vi forskar på har en mycket låg risk för att utveckla resistens då den enbart angriper det yttersta membranet på bakterien. Det är därför den enskilt största anledningen till att den är så intressanta att jobba med, säger Martin Andersson.
Forskare har länge försökt hitta sätt att använda sådana peptider i medicintekniska produkter, men hittills har det visat sig vara svårt. Problemet är att de bryts ner snabbt när de kommer i kontakt med kroppsvätskor som blod. I den aktuella studien har forskarna lyckats ta sig förbi det här problemet, genom att binda in peptiderna i en skyddande miljö, en nanostrukturerad hydrogel. Det innebär att forskarna har byggt upp den i väldigt liten skala.
– Materialet ser väldigt lovande ut. Det tas emot bra av kroppen och är skonsamt mot huden. I våra mätningar ser vi också tydligt att de antimikrobiella peptiderna inte bryts ner lika fort när de binds till hydrogelen, säger Edvin Blomstrand, doktorand på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers, och en av huvudförfattarna till artikeln.
– Vi förväntade oss goda resultat, men det blev en positiv överraskning att materialet kunde bli så här bra och effektivt, tillägger Martin Andersson.
Öppnar nya möjligheter inom medicinteknik
Enligt forskarnas undersökningar är det nya materialet den första medicintekniska produkten med antimikrobiella peptider. De ser stora möjligheter för att hydrogelen ska kunna användas kliniskt – på flera olika sätt.
– Hittills har vi forskat på materialet som sårvårdsförband, men vi håller på med en ny studie där vi nu undersöker det i form av en sårvårdspray, säger Edvin Blomstrand.
Innan det nya materialet kan nå oss människor behövs resultat från kliniska studier. Sådana studier pågår redan och en CE-märkning av materialet väntas vara klar under 2022. Däremot kan det gå snabbare att använda det nya materialet för att behandla djur. Forskarna har redan samarbete med ett flertal veterinärmedicinska kliniker där hydrogelen nu testas.
Från forskning till nytta med startup-bolaget Amferia
De senaste åren har forskningen runt den antimikrobiella peptidhydrogelen gått parallellt med produktutvecklingen av innovationen inom avknoppningsbolaget Amferia. Bolaget som äger patentet grundandes av Martin Andersson tillsammans med Saba Atefyekta och Anand Kumar Rajasekharan som båda disputerat vid Chalmers institution för kemi och kemiteknik. Materialet och idén, som presenterats i form av ett antibakteriellt plåster, har väckt omvärldens intresse, lockat viktiga investerare och belönats med ett flertal utmärkelser. Nu arbetar bolaget intensivt för att ta materialet till marknaden så att det kan göra nytta i samhället.
Mer om antimikrobiella peptider och det nya materialet
De goda egenskaperna hos antimikrobiella peptider har varit kända sedan ett trettiotal år tillbaka. Numera finns en lista på flera tusen olika varianter som ingår i det naturliga immunförsvaret hos människor, djur och växter. Forskare har länge försökt efterlikna och nyttja den naturliga processen för att förhindra och behandla infektioner utan att behöva använda så kallad traditionell antibiotika. Men eftersom peptiderna bryts ner så fort de kommer i kontakt med blod eller andra kroppsvätskor, har det varit svårt att använda dem kliniskt. För att lösa problemet såg forskarna i den aktuella studien att det behövs nya smarta lösningar som kan skydda peptiden så att den kan användas utan att brytas ner. Det nya materialet i studien har visat sig fungera mycket bra och gör att peptiderna kan appliceras direkt på sår och skador på kroppen med bibehållen effekt för att både förbygga och behandla en infektion. Eftersom det är giftfritt kan det användas direkt på huden.
Mer om forskningen
Den vetenskapliga artikeln Antimicrobial Peptide-Functionalized Mesoporous Hydrogels har publicerats i ACS Biomaterials Science & Engineering och är skriven av Saba Atefyekta, Edvin Blomstrand, Anand K. Rajasekharan, Sara Svensson, Margarita Trobos, Jaan Hong, Thomas J. Webster, Peter Thomsen och Martin Andersson. Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola, Sahlgrenska Akademin, Uppsala universitet och Northeastern University i Boston, USA.
Forskningen har utförts med finansiering av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, CARe centrum för antibiotikaresistensforskning på Göteborgs Universitet, Handlanden Hjalmar Svensson stiftelse, Adlerbertska stiftelsen, Doctor Felix Neubergh stiftelse, Vetenskapsrådet, svenska staten genom avtalet mellan svenska regeringen och regionerna, the ALF agreement, IngaBritt and Arne Lundberg stiftelse, Eivind o Elsa K: son Sylvans stiftelse och styrkeområde Material på Chalmers och Biomaterial på Göteborgs Universitet och inom Strategiska forskningsområden initierat av den svenska regeringen.
AV: MIA HALLERÖD PALMGREN (CHALMERS)
FOTO: ANNA-LENA LUNDQVIST (CHALMERS)
