Gli interventi sull'anca e sugli impianti dentali sono di routine. Ma non del tutto esente da rischi. Possono causare infezioni difficili da controllare con antibiotici per via orale o endovenosa. In tali casi, l'impianto dovrà probabilmente essere sostituito. I ricercatori Fraunhofer possono ora applicare un farmaco esattamente abbinato direttamente all'impianto sostitutivo, aumentando significativamente l'efficacia dell'antibiotico attraverso un sinergismo con gli ioni d'argento. La loro ricerca sarà in mostra alle fiere MEDICA e COMPAMED di Düsseldorf dal 12 al 15 novembre, 2018 (Pad. 8a, Stand P13).

Ogni passo è doloroso:non c'è modo di aggirare una nuova articolazione dell'anca artificiale. Ma tali operazioni comportano il rischio che i batteri entrino nella ferita e si sviluppino in gravi infezioni. Normalmente questi sono trattati con antibiotici. Però, alcuni germi sono resistenti a determinati antibiotici, e spesso è impossibile somministrare una dose sufficiente di antibiotici per via orale o endovenosa per eliminare tutti i patogeni sull'impianto. L'impianto diventa instabile e deve essere sostituito. Come si può evitare un'altra infezione?

Aumentare significativamente l'efficacia dell'antibiotico

Nell'ambito del progetto "Synergy-Boost", ricercatori dei Fraunhofer Institutes for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM, per Biologia Molecolare ed Ecologia Applicata IME, per Terapia Cellulare e Immunologia IZI, e per la tossicologia e la medicina sperimentale ITEM hanno sviluppato insieme una tecnica per prevenire ulteriori infezioni. "Applichiamo l'antibiotico necessario direttamente al secondo impianto, portandolo direttamente nel punto in cui è necessario, "dice Kai Borcherding, uno scienziato al Fraunhofer IFAM. "Abbiamo anche fatto ricerche su come gli antibiotici e gli ioni d'argento lavorano in sinergia, aumentando significativamente l'efficacia del farmaco." Mentre sia l'antibiotico che gli ioni d'argento possono eliminare gli agenti patogeni, il loro effetto combinato è molto più forte della somma dei loro effetti individuali:si rafforzano a vicenda.

Gli ioni d'argento sono noti da tempo per migliorare sostanzialmente l'effetto degli antibiotici, ma la ricerca sul meccanismo è stata limitata a esperimenti isolati. Il rapporto ottimale tra ioni argento e molecole antibiotiche dipende non solo dal farmaco utilizzato, ma anche su quale microrganismo deve essere ucciso. I ricercatori del Fraunhofer IME hanno inizialmente eseguito proiezioni su larga scala. Hanno studiato 20 diversi antibiotici con vari rapporti di ioni d'argento e su quattro agenti patogeni chiave – per un totale di oltre 9000 test – per identificare le combinazioni più efficaci.

Selezione di antibiotici per agenti patogeni specifici e applicazione topica

Se i pazienti soffrono di un'infezione e necessitano di una nuova articolazione dell'anca o di un nuovo impianto dentale, la prima cosa che farà il medico è generare un antibiogramma. Viene prelevato materiale campione adatto, i microrganismi da esso vengono coltivati ​​e quindi analizzati per identificare l'antibiotico appropriato. Questa è una procedura standard. Il medico applica quindi l'antibiotico appropriato direttamente sull'impianto. "Al Fraunhofer IFAM, abbiamo già studiato come possono essere conservati gli antibiotici, e ha sviluppato vari metodi di rivestimento per farlo, " dice Borcherding. I ricercatori hanno trovato un modo per strutturare la superficie in modo che assorba l'antibiotico. Nel vuoto, applicano il rivestimento contenente argento alla superficie dell'impianto. Lo sviluppo del processo di rivestimento è ora completo. I ricercatori del Fraunhofer IZI e del Fraunhofer ITEM devono ora verificarne l'efficacia. I ricercatori del Fraunhofer ITEM stanno inoltre preparando la documentazione necessaria per l'approvazione dei dispositivi medici.

Gli scienziati del progetto "Synergy-Boost" stanno anche tentando di rispondere a un'ulteriore domanda:quali sostanze naturali di piante o alberi potrebbero essere adatte per sintetizzare nuovi antibiotici? I primi risultati del Fraunhofer IZI sono promettenti, ma ci vorranno diversi anni prima che tali antibiotici siano pronti per gli studi clinici.