Mange går rundt med et kunstigt element i kroppen uden at skænke det en tanke. Det kan være et tandimplantat, der har erstattet en manglende tand, eller et hofteimplantat, der har givet en ødelagt hofteskål bevægelsesgraden tilbage. Implantater hjælper, når fysikken svigter, men de er også forbundet med en risiko.
Alene i USA bliver 17 millioner årligt indlagt med en kronisk infektion, hvoraf mindst 550.000 dør. Undersøgelser viser, at det høje antal af kroniske infektioner hænger sammen med en stigning i antallet af patienter, der får indopereret et implantat.
”Det der kan ske er, at kroppens bakterier kan lægge sig på implantatets overflade i et lag, der er så tyndt, at immunforsvaret ikke opdager det. Laget udvikler sig til en biofilm, og det betyder, at vi går rundt med de her implantater, som potentielt kan være små tikkende bomber, uden nogen mulighed for at reagere, før det bliver til en kronisk infektion,” forklarer Paul Michael Petersen, der er professor og sektionsleder på DTU Fotonik. Han mener, at problemet er et af de mest oversete på sundhedsområdet.
Sammen med lektor ved DTU Fotonik Yiyu Ou har han udviklet en teknologisk løsning, som kan forhindre infektioner i at opstå. Gennem en særlig metode bruger forskerne nanostrukturer til at skabe en takket overflade på implantatet, så bakterier ikke kan sætte sig fast. I stedet ’punkterer’ takkerne bakteriens cellemembran, og bakterien dør.
Foreløbigt viser laboratorietests, at andelen af bakterier, der sætter sig fast, reduceres med 90 procent sammenlignet med implantater, der har en glat overflade.
”Jeg har været virkelig overrasket over, hvor god vores teknologi er til at slå infektionerne i stykker. At se resultaterne og se hvor effektivt det er, har klart oversteget mine forventninger,” siger Paul Michael Petersen.
Slår konkurrenterne på holdbarhed
Ideen om at fabrikere nanostrukturer til at slå bakterier ihjel er egentlig ikke ny i sig selv. Her er forskerne oppe mod konkurrenter, der allerede samarbejder med markedets store medicovirksomheder.
Men hvor konkurrenternes metode er at belægge implantatets overflade med nanostrukturer, også kaldet coating, har forskerne fra DTU Fotonik udviklet en metode, hvor nanostrukturerne inkorporeres i selve implantatet.
"Vi har ikke fundet andre, der har gjort det her før. Med vores metode kan man inkorporere nanostrukturer på alle overflader, også de komplicerede. "
Yiyu Ou, lektor ved DTU Fotonik
”Ved hjælp af en patenteret teknologi, får vi strukturerne ind i implantatet, som er lavet af titanium. Det fungerer ligesom, når du graverer noget ned i et materiale,” forklarer Paul Michael Petersen.
Forskerne fremhæver, at metoden beskytter implantatet mod infektioner i mere end ti år. Til sammenligning holder konkurrenternes coating-metode kun i op til fem år.
”Vi har ikke fundet andre, der har gjort det her før. Integreringen i selve designet er det, der er attraktivt ved vores opfindelse. Med vores metode holder beskyttelsen på alle overflader, også de komplicerede,” siger Yiyu Ou.
Opfindelsen førte i 2021 til etableringen af spinout-virksomheden Adina Technologies, og i dag har forskerne patent på løsningen.
Sådan forebygger teknologien infektioner forårsaget af tandimplantater
Grafik: Claus Lunau
|
|
|
|
Et tandimplantat består af tre dele:
1: Tandkronen, der sidder i munden og fungerer som den oprindelige tand.
2: Abutment-delen i gummerne, som forbinder tandkronen og selve implantatet. Abutmentet er lavet af det biokompatible metal titanium, som har den egenskab, at menneskeligt knoglevæv kan vokse på overfladen.
3: Selve implantatet, der også er lavet af titanium. Implantatet skrues ned i kæbeknoglen, hvor knoglevævet vokser ind og fæstner sig på implantatets overflade, så det stabiliseres.
|
Det er et udbredt problem, at bakterier fra mundhulen kan være årsag til kroniske infektioner omkring tandimplantatet. Infektionerne opstår, når bakterierne sætter sig fast på overfladen, hvor de kan danne en koloni af bakterier, også kaldet en biofilm.
Biofilmen skaber infektion i støttevævene omkring implantatet. Det medfører, at støttevævene bliver nedbrudt, og den tætte forbindelse mellem knogle og implantat bliver ødelagt. Der opstår små åbninger, parodontale lommer, omkring implantatet, og biofilmen breder sig. I værste fald kan implantatet rokker sig løs og falde ud.
|
Nano-teknologien fra Adina Technologies forhindrer de kroniske infektioner i at opstå ved at inkorporere nanostrukturer i tandimplantatets titaniumdele fra start.
Det resulterer i, at der bliver skabt en ’takket’ overflade med strukturer, der er mindre end bakteriernes egen størrelse.
Når en bakterie nærmer sig overfladen, punkterer de små ’syle-lignende’ strukturer bakteriens cellemembran.Det slår bakterien ihjel, og det bliver dermed umuligt for den at dele- og formere sig.
|
’Tandlæger står på spring’
Målet er på sigt en generel udbredelse af løsningen til alle eksisterende implantater. Fokus er dog først og fremmest på tandimplantater, hvor behovet er størst.
”Antallet af patienter, der ønsker at få et tandimplantat, er meget stort og vokser hvert år, fordi andelen af ældre i befolkningen stiger. Med alderen øges risikoen for at miste en eller flere af sine egne tænder, og i dag vil folk ikke acceptere at gå tandløse rundt,” siger Yiyu Ou.
Ifølge svensk forskning får 45 procent af de patienter, der har et indopereret tandimplantat i løbet af 10 år en infektion omkring tandimplantatet. Forskerne mærker tydeligt, at der blandt tandlægerne herhjemme er et stort behov for at kunne behandle eller, endnu bedre, forebygge disse infektioner.
”Der er rigtig mange tandlæger, som står på spring for at teste vores teknologi, og jeg er ret overbevist om, at vi vil få en hurtig godkendelse. Nanostrukturerne er jo allerede lavet og godkendt på forhånd - bare med coating som metode,” siger Paul Michael Petersen.
Første skridt på vejen er yderligere tests i laboratoriet og senere tests på patienter i et udpluk af landets cirka tusind tandklinikker. Forskernes forventning er, at en kommercialisering af teknologien ligger få år ude i fremtiden.