Bacteriën op orthopedische implantaten doden met kleine mesjes

Infecties van orthopedische implantaten zijn moeilijk te behandelen met antibiotica. Daarom werkt prof. dr. Amir Zadpoor aan alternatieve manieren om implantaat-gerelateerde infecties te voorkomen en behandelen. Zadpoor is vanaf 1 mei 2020 benoemd tot Leidse hoogleraar Orthopedie, in het bijzonder orthopedische implantaten. Zadpoor is al hoogleraar aan de TU Delft en werkt al bijna 10 jaar samen met het LUMC. “De laatste jaren heeft er een natuurlijke fusie van mijn activiteiten in Delft en het onderzoek van de afdeling Orthopedie van het LUMC plaatsgevonden. Nu is de samenwerking geformaliseerd.”

Alternatief voor antibiotica
Het onderzoek van Zadpoor binnen de afdeling Orthopedie zal zich focussen op het ontwikkelen van nieuwe implantaten en de vervanging van antibioticagebruik voor de behandeling van implantaat-gerelateerde infecties.

“Een groot probleem van orthopedische implantaten is dat infecties zich makkelijker voordoen en moeilijker zijn om te behandelen. Dit gebeurt ook bij andere objecten die ‘vreemd’ zijn voor het menselijk lichaam.” Bacteriën die hun weg naar het implantaat hebben gevonden vormen een beschermingslaag, een biofilm. Door deze laag kunnen antibiotica niet bij de bacteriën komen. Een oplossing zou zijn om de antibioticadosis te verhogen, maar omdat je dan een 1000 maal hogere concentratie nodig hebt is dit geen optie. Zadpoor werkt aan alternatieve manieren om bacteriën op implantaten te doden. “We hebben een nanopatroon ontwikkeld die de implantaat bedekt. Dit patroon bestaat uit hele kleine mespuntjes die de bacteriën fysiek doden. Dat ziet er best wreed uit onder de microscoop.”

Origami
Dit nanopatroon kan alleen worden aangebracht op een plat oppervlak en niet op een botvormig implantaat. Daarom werken Zadpoor en zijn team samen met het LUMC om 4D printen toe te passen. “Het is eigenlijk heel simpel”, legt Zadpoor uit, “je 3D print een vlak object. Dan breng je het nanopatroon aan en leer je dit object om zijn vorm te veranderen in een 3D implantaat als reactie op een stimulus, zoals licht of temperatuur. Net als origami.”

Patiënt-specifieke implantaten
Patiënten kunnen naast infecties ook tegen mechanische problemen aanlopen met hun implantaat. Samen met de afdeling Orthopedie ontwikkelt Zadpoor daarom patiënt-specifieke 3D geprinte implantaten. Deze sluiten beter aan op de anatomie van de patiënt en daardoor gaan ze langer mee. Dit wordt toegepast bij bijvoorbeeld kankerpatiënten die een groot botdeel zijn verloren door een tumor. “Zij hebben vaak niet veel bot meer over om het implantaat aan te bevestigen. Daarnaast is het risico op infecties bij deze patiënten groter omdat ze een verzwakt immuunsysteem hebben. Hierdoor raakt het implantaat eerder los. Door het ontwikkelen van patiënt-specifiek implantaten wordt de levensduur van deze implantaten verlengd.”

Coronacrisis
Momenteel werken Zadpoor en zijn team, samen met clinici van het LUMC, aan het ontwikkelen van een beademingsapparaat dat gemaakt kan worden van goedkope en lokaal te verkrijgen onderdelen. Het ontwerp wordt met de rest van de wereld gedeeld om zo het tekort aan beademingsapparatuur tijdens de coronacrisis tegen te gaan.

Bron: lumc.nl