Előfizetés a lapra

Jótékony ezüstionok

A hét kutatója, baktérium, élettudomány, ezüstion, fertőzés, interjú, protézis

2016/03/23

Egy ortopédiai beavatkozás során beépített protézis könnyen elfertőződhet, még akkor is, ha az orvosok körültekintően, steril körülmények között dolgoztak. Ha sikerül az implantátum felületére ezüstionokat juttatni, akkor védekezhetünk a kórokozók ellen:­ az ezüstionok elpusztítják a baktériumokat, így alkalmasak lehetnek a gyulladás megakadályozására. Lakatosné Varsányi Magda egy ilyen módszer gyakorlati alkalmazásának lehetőségeit kutatja a budapesti, Bay Zoltánról elnevezett intézetben.

– Mit érdemes tudni kutatási területéről?

– Csoportunk elektrokémiai eljárásokat hasznosít nanoszerkezetű fém- és ötvözetbevonatok előállítására és azok hasznosítására. A legutóbbi projektünkben fémimplantátumok felületmódosításával foglalkoztunk. Egyes ortopédiai beavatkozások során az orvosok fémprotéziseket, fémimplantátumokat építenek be az emberi testbe. Ezek gyakran a titán különböző ötvözeteiből készülnek. A titánötvözetek a modern klinikai orvostudományban elterjedten alkalmazott implantátumanyagok – ez kitűnő mechanikai tulajdonságuknak, korrózióállóságuknak és biokompatibilitásuknak köszönhető.

– Milyen implantátumokra kell itt gondolni?

– Ezek főleg térd- és csípőprotézisekre vonatkozó vizsgálatok, illetve kutatások. Világszerte jellemző probléma, hogy a beültetett titánimplantátumokon a baktériumok megtapadhatnak és ekkor komoly problémákat okoznak a szervezetben. Ha az illető beteg, akinek a szervezetébe beültetik az eszközt, valamilyen fertőzést szenved, és a baktériumok ennek kapcsán eljutnak az implantátum felületéhez, ott problémát, fertőzést okozhatnak. Mi arra keressük a választ, hogy hogyan lehet meggátolni vagy kiküszöbölni a baktérium okozta fertőzéseket. Olyan megoldás szükséges, amely elpusztítja a baktériumokat, viszont nem gátolja az implantátum sejtránövési képességét, biokompatibilitását. Az ezüstionok a baktériumokat elpusztítják, viszont az emberi szervezet saját sejtjeit „békén hagyják”. Erre vonatkoznak a kísérleteink. Ugyanakkor az ezüstionoknak az implantátum felületén való képződése nem egy egyszerű folyamat. Kezdeti kísérleteinkben a fémimplantátumok felületét fémezüsttel vontuk be. Az úgynevezett kontakt korróziós folyamatban a titán és az ezüst, valamint a testnedv érintkezésénél létrejön egy olyan spontán folyamat, aminek az eredménye az, hogy ezüstionok képződnek. Ezek az ezüstionok képesek a baktériumok megölésére, amit előzetesen természetesen nem in vivo hanem in vitro kísérletekben mutattunk ki. Az in vivo latinul azt jelenti, hogy az élő szervezetben folyik a vizsgálat, míg az „in vitro” szó szerinti fordítása „üvegben”, és laboratóriumi körülmények közötti kísérletre utal. Először meggyőződtünk róla, hogy valóban létrejöhet-e a spontán ezüstoldódás az olyan implantátumok felületén, amelyen az ezüstréteg jelen van. Ezek az úgynevezett Petri-csészés, vagy laboratóriumi kísérletek azt sugallták, hogy az ezüstöt nem folytonos rétegben kell kialakítani.

– A baktériumok hogyan kerülnek erre a felületre? Elvileg a műtéteket steril körülmények között végzik. Utólag jutnak a helyszínre a kórokozók?

– Ha a szervezetet valamilyen fertőzés támadja meg, nem az implantátum környezetében, hanem másutt, akkor a baktériumok képesek elvándorolni az implantátumfelülethez. Nekünk az a feladatunk, hogy az implantátumon megtelepedő baktériumok által okozott negatív hatásokat kiküszöböljük. Az implantátum felületén egy oxidréteg keletkezik, a baktériumok megtapadnak ezen, majd biofilm veszi őket körül, amely átjárhatatlan a gyógyszeres kezelés számára.

A lefűrészelt implantátumrészről készített elektronmikroszkópos felvételen az ezüstgócokkal bevont, szemcseszórt titánfelület látszik

– Hogyan kapcsolódik mindez a nanotechnológiához? Nanoméretű ezüst­részecskékről van szó?

– Igen. A mi esetünkben ez nem egy folytonos, szokásos elektrolízissel előállított ezüstréteg, ha­nem úgynevezett na­no­­­szerkezetű réteg. Ezt úgy tudjuk előállítani, hogy a stacionárius, időben állandó áramot egy meghatározott program szerint megszakítjuk. Tehát úgynevezett pulzáló áramú elektrolízist alkalmazunk. Ily módon pontokban, tehát nem folytonos réteget képezve alakul ki az ezüstréteg az implantátum felületén. Az elektrolízis a galvánipar egyik legfontosabb eljárása. Ennek során valamilyen fémiontartalmú oldatban egy kételektródos cellában megfelelő áramerősség alkalmazásával fémionok képződnek. Itt is ez történik. Egy meghatározott program szerint rendszeresen megszakítjuk az áramot, így leválik egy kicsi réteg, majd a következő, úgynevezett relaxációs időben nincs leválás. Tehát ha nagyon egyszerűen akarok fogalmazni: hézagos, foltos lesz a felület. Megszoktuk, hogy a galváneljárásban egy fényes, összefüggő réteget akarunk előállítani, de az esetünkben nem működik.

– A hétköznapokban is találkozunk ilyen felületekkel, például egy plázában egy fényes felületű korlátnál.

– Igen, azt is elektrolízissel állítják elő, de ott az a lényeg, hogy stabil maradjon a bevonat  és védje a korróziótól, a külső környezeti behatásoktól az alapfémet. Itt viszont nem ez a cél, hanem az, hogy a meglévő, nem folytonos ezüstréteg folyamatosan ezüstionokat küldjön a gyulladt szervezet közvetlen közelébe.

Térdprotézis (FORRÁS: WIKIPEDIA)

– A nanotechnológia viszonylag új módszer. Lehet olyan kockázata esetleg, hogy a szervezettel ezek a kis részecskék valahogy kölcsönhatásba lépnek és problémát okozhatnak az emberi szervezetben?

– Természetesen sok kísérletet végeztünk, hogy minősítsük ezeket a felületeket. Laboratóriumi körülmények között három hónapos kísérletben vizsgáltuk azt, hogy milyen ütemben hajlandó, vagy tud kioldódni az ezüst. Az sem mindegy, hogy milyen hosszú ideig tart ez az oldódás. Csak műtéti beavatkozással lehet a szervezetbe juttatni az implantátumot az előzetesen antibakteriálissá tett ezüstbevonattal. Tehát laboratóriumi körülmények között egyrészt az előállítási technológiát minősítettük, utána megnéztük, hogy oldódik-e az ezüst, és biztosítja-e a folytonos ezüstionok jelenlétét az implantátum környezetében, és hogy a sejtek ránőnek-e azokra a felületekre, amelyeket nem borít ezüst, hanem a szokásos implantátum formában, tehát ezüst-­titán-­alu­mínium ötvözet formájában vannak jelen. Mindezt laboratóriumi körülmények között igazoltuk. Aztán beültettük patkányokba ezeket az ezüstözött, nem folytonos réteggel borított implantátumokat. A kutatók három hónapig figyelték a patkányok viselkedését. Utána leölték őket, és megnéztük, hogy a patkány különböző szerveiben nem gyülemlett-e föl olyan mennyiségű ezüst, amely már abiózist, azaz ezüst okozta betegséget vált ki. Nem találkoztunk ilyennel.

 BAJOMI BÁLINT

2016/3