Bacteriedodende precisieverf

Een nieuwe antibacteriële coating doodt uitsluitend resistente ziekenhuisbacteriën.

De voor veel antibiotica ongrijpbare MRSA-bacteriën zijn te bestrijden met een verf die hun celwand kapotmaakt als ze erop terechtkomen. Op ziekenhuismuren, computerapparatuur en operatiegereedschap kan de coating helpen om de verspreiding van deze hardnekkige ziekteverwekker te voorkomen.

In een publicatie in de jongste editie van het wetenschappelijk tijdschrift acs Nano beschrijft hoogleraar Jonathan Dordick van het Rensselaer Polytechnic Institute in Troy (New York) hoe hij de coating bereidt uit latexverf, nanobuisjes en een enzym (lysostaphine) dat bacteriën gebruiken om andere bacteriën te doden. Er zijn al heel wat anti-microbiële coatings op de markt, maar volgens Dordick zijn die niet veilig en niet specifiek. “De anti-bacteriële verven die nu worden toegepast, doden alle bacteriën, maar ze kunnen gevaarlijk zijn voor de volksgezondheid”, schrijft hij in een e-mail. “De coatings raken los en komen in het milieu terecht. Bovendien verliezen ze hun werking in de loop van de tijd. Die problemen zijn bij onze coating niet aan de orde.”

“Een stap vooruit in de antibacteriële coatings”, reageert Paul Borm, specialist op het vlak van de biomedische nanotechnologie. “Deze toepassing is minder giftig dan de brede killingcapaciteit van coatings die gebruikmaken van nanozilver of titaandioxide.”

Een specifieke aanpak van één bacterie werkt beter. “Al kan het ook een nadeel zijn, omdat infecties met andere bacteriën niet worden voorkomen”, waarschuwt Tessa ten Cate, specialist in anti-microbiële coatings aan technologie-instituut TNO.

GIFTIG

Dordicks verfdeeltjes bestaan uit drie ingrediënten: koolstof nanobuisjes, een ketenvormig molecuul (polymeer) en een enzym, een eiwit dat gewone Staphylococcus-bacteriën (die op onze huid en in onze slijmvliezen leven) uitscheiden om Staphylococcus aureus – hun giftige verwanten – te doden. MRSA, Methicilline-resistente Staphylococcus aureus is zo’n giftige stafylokok. Dordick: “We ontdekten dat het enzym beter in staat is om de MRSA-bacteriën te bereiken als we het vastmaken aan een buigzaam stukje polymeer.”

In eerder onderzoek was aangetoond dat het mogelijk is om grote aantallen eiwitten vast te zetten op nanobuisjes. Deze lange buisjes, gemaakt van meerdere laagjes opgerold grafiet, zorgen ervoor dat de combinatie van polymeer en enzym goed in de verf blijft zitten. “Als we het enzym direct in de coating doen, dan komt het langzaam weer los”, zegt Dordick. “Met de nanobuisjes is het gelukt om een stabiele combinatie te maken.”

De verf die Dordick heeft gemaakt kan ten minste een half jaar bewaard worden. “Probleem bij het gebruik van enzymen in coatings is over het algemeen het behoud van de enzymactiviteit”, zegt Ten Cate. “Dordick is erin geslaagd die enzymactiviteit te behouden, ook na langere opslagtijd.”

MRSA is een verzamelnaam voor bacteriën, die meestal niet alleen resistent zijn tegen het antibioticum methicilline, maar ook tegen veel andere antibiotica. Dat maakt de bacterie lastig te bestrijden. In Nederland worden er jaarlijks zo’n 2.500 mensen mee besmet.

Deze bacteriën zijn juist wel heel gevoelig voor lysostaphine, mogelijk omdat dit eiwit precies de stevige overbruggingen aanvalt die MRSA in zijn celwanden heeft gebouwd om zich tegen antibiotica te verweren. Volgens Dordick kunnen bacteriën hun celwand aanpassen zodat ze minder kwetsbaar zijn voor lysostaphine, maar dat gaat ten koste van hun resistentie tegen antibiotica.

Dordick benadrukt dat lysostaphine voor mensen onschadelijk is en dat de nanobuisjes uit de coating in het geheel niet vrijkomen. Volgens Paul Borm, verbonden aan de Hoge School Zuyd in Heerlen is de nieuwe coating “in elk geval duurzamer” dan bestaande antibacteriële toepassingen van nanozilver tegen aangroei op dakpannen of in textiel. “Dat verdwijnt meestal binnen enkele contactmomenten in de gootsteen”.

Jonathan Dordick claimt dat “niets” van zijn coating in het milieu komt. Volgens sommige fabrikanten van verven op basis van titaandioxide gebeurt dat met hun coatings evenmin, maar die claims zijn niet helemaal waar te maken. “Het valt niet uit te sluiten dat dit soort coatings in het milieu terechtkomt”, zegt nanotechnologiespecialist Pieter van Broekhuizen (Universiteit van Amsterdam). “Veel toepassingen van nanodeeltjes in coatings zijn overbodig. Dat betekent dat je ze vanuit het voorzorgprincipe niet zou moeten toepassen.”