科学者らがインプラント後の感染を防ぐチタンスパイクを開発

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オーストラリアのRMIT大学のLe Hoang Phuc博士（30歳）と彼の同僚は、薬剤を必要とせずに細菌や真菌から患者を守るために、チタンインプラントに刻まれた微細なスパイクのモデルを作成した。

2020年以来、科学者たちはナノ構造材料上のさまざまな有害菌株間の表面相互作用に関する研究を行っています。新たな研究により、昆虫（セミ、トンボ）の羽にある細菌を殺す棘にヒントを得た微細構造を持つ粗い表面が、真菌を含む薬剤耐性スーパーバグと効果的に戦うことが実証された。この研究は9月初旬に学術誌「Advanced Materials Interfaces」に掲載された。科学者チームはその後、薬剤を使わずに細菌や真菌から患者を守るための小さなチタンスパイクのモデルの設計も試みた。

多機能機械抗菌材料研究グループ (左から右へ)、デンバー・リンクレイター、レ・ホアン・フック、エレナ・イワノワ、アルトゥーロ・アブルト・メディナ、カロリン・デ・ソウザ。写真: RMIT大学 — 多機能機械抗菌材料研究グループ (左から右へ)、デンバー・リンクレイター、レ・ホアン・フック、エレナ・イワノワ、アルトゥーロ・アブルト・メディナ、カロリン・デ・ソウザ。写真: *RMIT大学*

チームのアプローチは、接触した微生物を排除し、化学的な介入を制限することに重点を置いています。フック氏はチームメンバーのデンバー・リンクレイター博士とともに、いくつかの微細なチタンシリンダー表面の実験を行った。

スパイクは細菌細胞の高さと同等の高さになるように特別に設計されています。これらはチタンインプラントの表面に移植され、多剤耐性カンジダを殺す効果についてテストされました。この潜在的に致命的な真菌は、病院における医療機器の感染の 10 件中 1 件を占めています。

その結果、小さなチタンスパイクは接触した有害細胞の約半分を破壊することができます。残った真菌細胞は損傷により生存できず、増殖したり感染を引き起こしたりすることはできません。

研磨されたチタン表面上の無傷のカンジダ細胞 (左) と、マイクロスパイクチタン表面上の破裂したカンジダ細胞 (右)。写真：*研究チーム*

デンバー・リンクレイター博士によると、タンパク質代謝分析により、損傷を受けたカンジダ・アルビカンス細胞は最大 7 日間にわたって代謝が著しく阻害され、増殖が妨げられ、最終的には自滅することがわかったそうです。残った細胞はもはや生き残ることができず、機能を停止します（アポトーシス、つまりプログラム細胞死と呼ばれます）。

「この発見は、人工抗真菌表面が危険な多剤耐性酵母によるバイオフィルムの形成をいかに防ぐことができるかを示している」と、昆虫の羽の細菌を殺す能力を最初に研究した一人であるエレナ・イワノワ教授は語った。

フック博士は、チタン製マイクロスパイクは実現可能性のテスト段階にあると語った。研究チームはまた、このサンプルの抗真菌特性をさまざまな微生物株に対してテストし、マイクロスパイクのサイズを最適化して抗菌および抗バクテリア効果を最適化することを目指しています。

ヌー・クイン

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