Metalen implantaat maakt medicijn

Onderzoekers van het Radboudumc hebben ontdekt dat het ijzer in metalen implantaten medicijnen zoals antibiotica kan activeren. Op deze manier kunnen antibiotica in het bloed uitsluitend bij een implantaat infecties actief onderdrukken, schrijven onderzoekers Marja Bulte-ter Meer en Leo Schultze Kool in Chemical Communications.

Metalen implantaten worden veel gebruikt in de medische zorg, van hartkleppen tot traumachirurgie en van tandprotheses tot orthopedische operaties. Kunstweefsel in het lichaam geeft echter een grote kans op bacteriële infecties. Patiënten met een implantaat gebruiken daarom vaak langdurig preventief antibiotica. Dit heeft niet altijd het gewenste effect, en kan zelfs schadelijk zijn, omdat deze antibiotica door het hele lichaam actief zijn.

Prodrugs
Het is effectiever als medicijnen alleen rondom het implantaat werkzaam zijn, bijvoorbeeld door de middelen lokaal toe te dienen. Een manier om dit te doen is de zogenaamde enzym-prodrug therapie (EPT). Hierbij krijgt een patiënt niet-werkzame medicijnen, de zogenaamde prodrugs, die in het lichaam omgezet kunnen worden in actieve medicijnen. Het implantaat moet daar dan de actieve enzymen voor hebben.

Bij toeval
Marja Bulte-ter Meer, promovendus bij hoogleraar Interventieradiologie Leo Schultze Kool van het Radboudumc ontdekte bij toeval dat veelgebruikte metalen implantaten van zichzelf al een enzymachtige werking hebben en suikerverbindingen van moleculen af kunnen knippen. Dit mechanisme kan benut worden door medicijnen te voorzien van een suikergroep, waardoor inactieve prodrugs ontstaan. Zodra de suikergroep hier weer afgeknipt wordt, worden de medicijnen actief.

Groefjes
De onderzoekers deden hun ontdekking bij implantaten van een legering van kobalt, nikkel, chroom en molybdenum. Van zichzelf deden deze implantaten niets, maar een versie met kleine groefjes in het metaal was sterk actief in het knippen van suikergroepen. Bij nadere inspectie bleek dat in deze groefjes ijzer werd afgezet. Dit ijzer bleek verantwoordelijk voor de efficiënte omzetting van de medicijnen. Hoe dit komt is nog niet bekend.

Puur ijzer
Implantaten van puur ijzer zouden zelfs het beste werken bij een enzym-prodrug therapie. Alleen is puur ijzer niet stabiel genoeg als implantaat. De onderzoekers bedachten daarom dat het beter is om bestaande implantaten te voorzien van een ijzercoating. In laboratoriumproeven bleek dat verschillende implantaatmaterialen met een ijzerlaagje in staat waren om een prodrug effectief om te zetten in antibiotica tegen veel soorten bacteriën.

Patent
Bulte-ter Meer en Schulze Kool hebben hun ontdekking in de afgelopen 1,5 jaar uitgewerkt in samenwerking met de universiteit van Aarhus (Denemarken) en implantatenproducent Fort Wayne Medical. Op de enzymwerking van metalen implantaten is inmiddels patent aangevraagd door de onderzoekers. Hierdoor wordt deze techniek zeer uitgebreid toepasbaar bij een breed scala van medicatie.

Bron: radboudumc.nl