Klaar voor de start? Af!

Het startschot valt zodra de chirurg de kunstheup in de wond plaatst; de race is begonnen. Lichaamseigen cellen spoeden zich naar het implantaat om het materiaal te verweven met het omliggende weefsel. Maar ook bacteriën, die onvermijdelijk in de wond terechtkomen in de operatiekamer, willen het implantaat bezetten.

Voor beide partijen is het oppervlak van de kunstheup een aantrekkelijk nieuw onderkomen. Wie zal er als eerste aankomen bij de finish? Het is een strijd die bacteriën jammer genoeg nog te vaak winnen, met een infectie tot gevolg. Dan zit er niks anders op: het implantaat moet eruit en vervangen worden.

Onvoorspelbaar

Hoe het biomaterialen – materialen toegepast in het menselijk lichaam zoals implantaten en protheses – zal vergaan hangt er, kort door de bocht gezegd, van af wie de competitie wint. In 5% van gevallen zijn het de bacteriën die zegevieren. Welke patiënten de klos zijn is vooraf niet te voorspellen, al zijn er wel de bekende risicofactoren. “Mensen met diabetes, overgewicht en rokers hebben een hoger risico op een infectie, maar ook bij gezonde mensen gebeurt het”, zegt biomedisch technoloog Edward Rochford van het Universitair Medisch Centrum Groningen.

Rochford en zijn collega’s proberen de race in het voordeel van de lichaamscellen te beslechten. Hun onderzoek richt zich op manieren om kunstheupen, katheters, borstimplantaten en andere prothesen bestendig te maken tegen infectie.

Dat laagje op het oppervlak, wat een biofilm heet, geeft lang niet altijd meteen problemen. Bacteriën kunnen jarenlang slapend doorbrengen in hun slijmlaag en zich verstoppen in het omliggende weefsel, om vervolgens te ontwaken en alsnog een infectie te veroorzaken. “Iets stimuleert hun plotselinge activiteit. Hoe dat gebeurt weten we niet precies”, peinst Rochford. Mogelijk zorgt een plotselinge verzwakking van het afweersysteem, bijvoorbeeld bij een griepje, voor die opleving van bacteriën, denkt hij. Maar dat is vooralsnog speculatie.

Tand van titanium

Het opkomende veld van de regeneratieve geneeskunde heeft tot nu toe erg weinig rekening gehouden met infecties die implantaten kunnen veroorzaken. Om het risico op infectie te begrijpen en verminderen, probeert Rochford de afweerreacties op verschillende plaatsen in het lichaam te doorgronden.

Zo zijn ze bezig met een onderzoek naar tandimplantaten van titanium. Rochford: “Titanium is de gouden standaard omdat het afweersysteem er niet zo heftig op reageert.” Naast het type materiaal speelt ook de plaats in het lichaam waar een implantaat belandt een rol bij infectie.

In de mond zijn bacteriën alom aanwezig. Tandimplantaten zijn daarom in vergelijking met andere implantaten bedekt met een grote lading bacteriën. Toch infecteren ze nauwelijks. “We denken dat het komt doordat het afweersysteem in de mond tolerant is: het lichaam richt zich op het verwijderen van de bacteriën en laat het materiaal min of meer met rust. Daarmee suggereren we dat de afweerreactie verschillend is op diverse locaties in het lichaam.”

Anti-bacterieel laagje

Naast zijn fundamentele werk is Rochford ook betrokken bij onderzoek naar multifunctionele coatings voor toepassing op biomedische implantaten. In april dit jaar publiceerde de Groningse groep een artikel in het vakblad Biomacromolecules, waarin ze een nieuwe infectie-resistente coating uit de doeken doen.

De coating bestaat uit een soort microscopisch kleine haren van polymeer die het voor bacteriën lastig maken om zich aan het oppervlak te hechten. Op de haren zitten weer eiwitten die bacteriën die ermee in contact komen doden, mochten de lastpakken toch door de haren zijn geglipt. Tot slot voorzagen ze de coating ook nog van een bepaald eiwit dat specifiek lichaamscellen aantrekt (zie filmpje hieronder).

De resultaten waren hoopgevend: in drie typen bacteriën kon de coating in het laboratorium hechting voorkomen en bacteriën doden. Met deze aanpak verwachten ze het aantal infecties in de toekomst te halveren. De finish komt in zicht.