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– Nanoplatetas de grafite integradas em superfícies médicas plásticas podem prevenir infecções, matando 99,99% das bactérias que tentam se conectar – uma solução potencial barata e viável para um problema que afeta milhões, custa enormes quantidades de tempo e dinheiro e acelera a resistência a antibióticos. Isso está de acordo com uma pesquisa da Universidade de Tecnologia de Chalmers, Suécia, na revista Small.
Cortesia Universidade Chalmers: Todos os anos, mais de quatro milhões de pessoas na Europa são afetadas por infecções contraídas durante procedimentos de assistência médica, de acordo com o Centro Europeu de Prevenção e Controle de Doenças (ECDC). Muitas delas são infecções bacterianas que se desenvolvem em torno de dispositivos médicos e implantes no corpo, como cateteres, próteses de quadril e joelho ou implantes dentários. Nos piores casos, os implantes precisam ser removidos.
Infecções bacterianas como essa podem causar grande sofrimento aos pacientes e custam aos serviços de saúde enormes quantidades de tempo e dinheiro. Além disso, atualmente são usadas grandes quantidades de antibióticos para tratar e prevenir essas infecções, custando mais dinheiro e acelerando o desenvolvimento da resistência a antibióticos.
“O objetivo de nossa pesquisa é desenvolver superfícies antibacterianas que podem reduzir o número de infecções e a necessidade subseqüente de antibióticos, e às quais as bactérias não podem desenvolver resistência. Agora mostramos que superfícies personalizadas formadas por uma mistura de nanoplacas de polietileno e grafite podem matar 99,99% das bactérias que tentam se fixar à superfície ”, diz Santosh Pandit, pesquisador de pós-doutorado no grupo de pesquisa do professor Ivan Mijakovic na Divisão de Biologia de Sistemas, Departamento de Biologia e Biotecnologia, Universidade de Tecnologia de Chalmers.
“Excepcionais efeitos antibacterianos”
As infecções nos implantes são causadas por bactérias que viajam pelo corpo em fluidos como o sangue, em busca de uma superfície à qual se fixar. Quando pousam em uma superfície adequada, começam a se multiplicar e a formar um biofilme – um revestimento bacteriano.
Estudos anteriores dos pesquisadores de Chalmers mostraram como flocos verticais de grafeno, colocados na superfície de um implante, poderiam formar um revestimento protetor, impossibilitando a inserção de bactérias em prédios projetados para impedir o ninho de pássaros. Os flocos de grafeno danificam a membrana celular, matando as bactérias. Mas produzir esses flocos de grafeno é caro e atualmente não é viável para produção em larga escala.
“Mas agora, alcançamos os mesmos efeitos antibacterianos extraordinários, mas usando nanoplacas de grafite relativamente baratas, misturadas com um polímero muito versátil. O polímero, ou plástico, não é inerentemente compatível com as nanoplacas de grafite, mas com técnicas padrão de fabricação de plástico, conseguimos adaptar a microestrutura do material, com cargas de carga bastante altas, para obter o efeito desejado. E agora tem um grande potencial para várias aplicações biomédicas ”, diz Roland Kádár, professor associado do Departamento de Ciência Industrial e de Materiais de Chalmers.
Nenhum dano às células humanas
As nanoplacas na superfície dos implantes previnem a infecção bacteriana, mas, crucialmente, sem danificar as células humanas saudáveis. As células humanas são cerca de 25 vezes maiores que as bactérias; portanto, enquanto as nanoplacas de grafite se separam e matam bactérias, elas mal arranham uma célula humana.
“Além de reduzir o sofrimento dos pacientes e a necessidade de antibióticos, implantes como esses podem levar a menos necessidade de trabalho subsequente, pois podem permanecer no corpo por muito mais tempo do que os usados hoje”, diz Santosh Pandit. “Nossa pesquisa também poderia contribuir para reduzir os enormes custos que essas infecções causam nos serviços de saúde em todo o mundo”.
A orientação correta é o fator decisivo
No estudo, os pesquisadores experimentaram diferentes concentrações de nanoplacas de grafite e o material plástico. Uma composição de cerca de 15 a 20% de nanoplacas de grafite teve o maior efeito antibacteriano – desde que a morfologia seja altamente estruturada.
“Como no estudo anterior, o fator decisivo é orientar e distribuir corretamente as nanoplacas de grafite. Eles precisam ser encomendados com muita precisão para obter o máximo efeito ”, diz Roland Kádár.
O estudo foi uma colaboração entre a Divisão de Sistemas e Biologia Sintética do Departamento de Biologia e Engenharia Biológica e a Divisão de Materiais de Engenharia do Departamento de Ciência Industrial e de Materiais de Chalmers e a empresa médica Wellspect Healthcare, que fabrica cateteres, entre outras coisas. As superfícies antibacterianas foram desenvolvidas por Karolina Gaska quando ela era pesquisadora de pós-doutorado no grupo do professor associado Roland Kádár.
Os esforços futuros dos pesquisadores agora estarão focados em liberar todo o potencial das superfícies antibacterianas para aplicações biomédicas específicas.
Para mais informações entre em contato:
Departamento de Biologia e Biotecnologia, Chalmers:
Pandit, Santosh Mijakovic, Ivan
Pesquisador pós-doutorado Professor
pandit@chalmers.se ivan.mijakovic@chalmers.se
+46 729 48 40 11
Departamento de Indústria e Ciência dos Materiais, Chalmers:
Roland Kádár
Professor associado
roland.kadar@chalmers.se
+46 031 772 12 56
Texto: Susanne Nilsson Lindh e Joshua Worth
Ilustração: Yen Strandqvist
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