チタンマイクロ

2023 年 8 月 29 日

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Michael Quin著、RMIT大学

新しい研究は、昆虫の羽にあるバクテリアを殺すスパイクにヒントを得た粗い表面が、真菌を含む薬剤耐性のスーパーバグと戦うのに、これまで理解されていたよりも効果的である可能性があることを示唆している。

薬剤耐性感染症の増加率に世界中の保健専門家が懸念を抱いています。

チタン製股関節や歯科補綴物などのインプラント周囲の感染を避けるために、医師はさまざまな抗菌コーティング、化学物質、抗生物質を使用しますが、これらは抗生物質耐性株を阻止することができず、耐性を高める可能性さえあります。

これらの課題に対処するために、RMIT大学の科学者は、細菌と真菌の両方から効果的かつ薬剤を使用せずに保護できるように、チタンインプラントまたはその他の表面にエッチングできるマイクロスケールのスパイクのパターンを設計しました。

Advanced Materials Interfacesに掲載されたチームの研究では、院内感染の医療機器感染症の10件に1件の原因となる潜在的に致死性の真菌である多剤耐性カンジダ菌を死滅させる、改変されたチタン表面の有効性をテストした。

特別に設計されたスパイクは細菌細胞と同じ高さで、接触後すぐに約半数の細胞を破壊した。

重要なことに、すぐに破壊されなかった残りの半分は受けた傷により生存不能となり、再生できず、感染を引き起こすこともできませんでした。

主任博士研究員デンバー・リンクレイター博士は、タンパク質活性の代謝分析により、損傷を受けて表面に残っているカンジダ・アルビカンス菌細胞と多剤耐性カンジダ・オーリス菌細胞の両方が死んだも同然であることが明らかになったと述べた。

「損傷を受けたカンジダ細胞は広範な代謝ストレスを受け、7日後であっても細胞が増殖して致死性の真菌バイオフィルムを形成するプロセスを妨げた」とRMIT理学部のリンクレイター氏は述べた。 「それらはストレスのない環境では復活することができず、最終的にはアポトーシスまたはプログラムされた細胞死として知られるプロセスで停止してしまいました。」

ゴールデンブドウ球菌を含む一般的な病原性細菌に対する表面の有効性は、『Materialia』誌に掲載された以前の研究で実証されました。

グループリーダーのエレナ・イワノバ特別教授は、最新の研究結果は、危険な多剤耐性酵母によるバイオフィルム形成を防ぐための抗真菌表面の設計に光を当てたと述べた。

「表面との最初の接触後に細胞が死んだという事実は、あるものは破裂によって、またあるものは直後のプログラムされた細胞死によって死んだという事実は、これらの表面に対する耐性が発達しないことを示唆している」と彼女は述べた。 「これは重要な発見であり、抗菌表面の有効性を測定する方法を再考する必要がある可能性があることを示唆しています。」

過去 10 年間で、接触するとスーパーバグを殺す表面の設計が進歩しました。 しかし、一部の微生物が生き残って耐性を獲得しないように、微生物を 100% 除去する適切な種類の表面パターンを見つけることは、継続的な課題です。

「この最新の研究は、表面が生き残った細胞にプログラムされた細胞死を引き起こしていること、つまり細胞は関係なく死ぬことを示すことができれば、接触直後にすべての表面ですべての病原体を除去する必要はまったくない可能性があることを示唆しています」と彼女は述べた。

RMIT の多機能機械殺生物材料研究グループは、トンボやセミの羽を覆うナノピラーにヒントを得た抗菌表面の開発で 10 年以上世界をリードしてきました。 イワノワ氏自身も、バクテリアが昆虫の羽に定着すると、ナノピラーのパターンが細胞を引き離し、細胞膜を致命的に破裂させる様子を最初に観察した一人である。