Badaniami nad zastosowaniem innowacyjnych metod zwalczania biofilmów bakteryjnych na polimerowych materiałach implantacyjnych
Kierownik projektu: mgr Kamil Drożdż
Okres realizacji: 2022 - 2023
Implanty biomedyczne, zrewolucjonizowały medycynę, ale jednocześnie znacznie zwiększyły ryzyko wystąpienia infekcji okołowszczepowych. Jednymi z najczęściej stosowanych materiałów polimerowych wykorzystywanych do produkcji biomateriałów są poliuretany. Wprowadzenie do organizmu materiału implantacyjnego pobudza kaskadę reakcji wokół ciała obcego. W związku z tym, biomateriał powinien cechować się biokompatybilnością, aby nie wywoływać ostrych lub chronicznych reakcji. Biokompatybilność, w zależności od miejsca stosowania implantu, ponieważ może oznaczać dobrą integrację z tkanką gospodarza (np. implanty ortopedyczne) lub brak integracji (np. kaniule). Biomateriały, w zależności od długości ich stosowania mogą być długo- (np. endoprotezy) lub krótkoterminowe (np. rurki tracheostomijne). Krótkoterminowe biomateriały mogą być wymieniane cyklicznie, tj. stosowane w czasie 24h do kilku tygodni, a następnie wymieniane.
Powierzchnie biomateriałów umożliwiają także adhezję bakterii co może prowadzić do powstania biofilmu. Adhezja mikroorganizmów otwiera drogę do kolonizacji implantu i jest pierwszym etapem zakażenia związanym z biomateriałami. Patogeny tworzą na powierzchni biomateriału mikrokolonie i wytwarzają biofilm, który zapewnia bakteriom mniejszą wrażliwość na działanie antybiotyków, antyseptyków oraz mechanizmów obronnych organizmu ludzkiego.
Celem projektu jest ocena biokompatybilności oraz cytotoksyczności zmodyfikowanych powierzchni poliuretanów poprzez wprowadzenie na ich powierzchnie grup funkcyjnych. Ponadto, oceniona zostanie zdolność bakterii do tworzenia biofilmu oraz ekspresja genów odpowiedzialnych za wczesne etapy formowania biofilmu. Do badania wybrano reprezentatywne szczepy bakterii Gam-ujemnych (Pseudomonas aeruginosa i Escherichia coli) oraz Gam-dodatnich (Staphylococcus aureus i Staphylococcus epidermidis), które często wywołują zakażenia u pacjentów po zabiegach medycznych oraz posiadają dużą zdolność do tworzenia biofilmu.
Efektem projektu będzie wytypowanie optymalnej modyfikacji powierzchni, która będzie łączyła ze sobą właściwości bakteriostatyczne i/lub bakteriobójcze oraz zachowa biokompatybilność materiału do tkanek gospodarza.