Slutt på bakterieangrep i kunstige hofter

Bakteriebelegg, såkalt biofilm, på proteser har de siste årene blitt et stadig alvorligere helseproblem. Bakteriene legger seg som et sammenhengende belegg på protesen. Brorparten av infeksjonene lar seg ikke knekke med antibiotika. Da må protesen fjernes.

– Selv langvarig behandling med høye doser antibiotika er ikke alltid nok til å ta knekken på de hardføre bakteriene, forteller professor Anne Aamdal Scheie ved Institutt for oral biologi på Universitetet i Oslo.

Sammen med professor Tore Benneche ved Kjemisk institutt har hun funnet en metode for å ta innersvingen på bakteriebelegget. De patenterer nå oppfinnelsen med hjelp fra Birkeland Innovasjon.

Ideen til de to UiO-professorene er å bekle protesene med en supertynn film med aktive molekyler, som skal hindre bakteriene i å feste seg og danne biofilm. Teknologien har vist seg å være effektiv i laboratorieforsøk.

– Helsegevinsten kan bli enorm. Pasientene kan også spares for mye antibiotikabehandling. Ettersom stoffene våre ikke dreper bakterier, vil de trolig ikke føre til resistente bakterier, forteller Anne Aamdal Scheie.

1750 skadete nordmenn

Overlege Tor Monsen i medisinsk mikrobiologi på St. Olavs Hospital i Trondheim er en av dem som ser frem til at oppfinnelsen kan tas i bruk.

Han sier at risikoen for bakterieangrep etter førstegangsoperasjon er mellom en og tre prosent. Infeksjonsrisikoen øker derimot dramatisk til et sted mellom 20 og 40 prosent ved gjentatte operasjoner.

Protesepasientene er utsatt for to typer stafylokokker. Gule stafylokokker skyldes som oftes akutt infeksjon etter det operative inngrepet og fører til puss i operasjonssåret. Bakteriebelegg på proteser består som oftest av hvite stafylokokker. De er langt vanskeligere å oppdage. Infeksjoner med hvite stafylokokker kan pågå i flere år. Noen ganger brytes skjelettet ned. Andre ganger løsner protesen fra sementen.

– Hvis man ikke klarer å fjerne infeksjonen med langvarig antibiotikabehandling, må protesen skiftes ut, sier Tor Monsen.

De siste tjue årene er 1750 nordmenn operert på ny etter infeksjoner i protesen. Hyppigheten er stadig økende. I fjor måtte 209 nordmenn opereres på ny. Det viser fersk statistikk fra Nasjonalt kompetansesenter for leddproteser i Bergen.

Norsk pasientskadeerstatning har de siste fem årene betalt ut 33 millioner kroner til pasienter som fikk infeksjon i hoften eller kneet etter proteseinngrepet. Den høyeste erstatningssummen var på 1,7 millioner kroner.

MIRAKELSTOFFET: Professorene Tore Benneche og Anne Aamdal Scheie viser frem stoffet som kan hindre bakteriebelegg på proteser. Foto: Yngve Vogt

Lurer bakteriene

I biofilmen hyller bakteriene seg inn i polysakkarider, som de selv har produsert.

– En del antibiotika klarer ikke å trenge inn til bakteriene i de tette biofilmene. Antibiotikaen kan også bli inaktivert på overflaten. Selv om antibiotikaen når inn i biofilmen, kan den ha vanskeligheter med å få has på bakteriene, forteller Anne Aamdal Scheie.

Forklaringen er at bakteriene som har organisert seg i biofilm, lever på en annen måte enn de som flyter fritt rundt. Da blir de mer motstandsdyktige mot antibiotika.

– Bakteriene sender signaler til hverandre. Når de blir mange nok, slås en genbryter av eller på. Disse signalene brukes til å styre ulike gener som blant annet brukes til å danne biofilm.

Det er nå Apollon kommer til poenget:

De to UiO-professorene ønsker å bekle alle proteser med en ultratynn, funksjonell film med aktive molekyler. Denne filmen skal forstyrre kommunikasjonssystemet til bakteriene, slik at de ikke greier å sende meldinger til hverandre. Uten disse meldingene klarer ikke bakteriene å danne biofilm.

– Vi tror at de aktive molekylene våre konkurrerer med, eller forstyrrer, bakterienes egne signalmolekyler. Bakteriene får da gale signaler, slik at de ikke klarer å sende meldinger til de andre bakteriene. Da kan de miste evnen til å danne biofilm.

Algeinspirasjon

UiO-forskerne har hentet ideen sin fra algeforskning i sydlige farvann. I motsetning til andre sjøplanter blir ikke rødalgen Delisea Pulchra begrodd av bakterier. Forklaringen er at denne algen slipper ut stoffer på overflaten som hindrer tilgroingen. Stoffene kalles for furanoner . Australske forskere fant strukturene til furanonene for noen år siden.

Professor Tore Benneche har klart å syntetisere furanoner. Det vil si at han har funnet en metode for å lage disse stoffene syntetisk i kjemilaboratoriet.

UiO-forskerne mener oppfinnelsen kan brukes på mer enn proteser. Alt fremmedmateriale i kroppen kan begros av bakterier. For eksempel ønsker forskerne å bekle urinkatetre med filmbelegget.
Dagens katetre blir begrodd av bakterier i løpet av noen få dager og må derfor skiftes ut ofte. Hver gang utsettes pasienten
for infeksjonsfare.

Skip uten begroing

Bakteriebelegg er et problem på alle fuktige steder med næringstilgang. Ett formidabelt problem er begroing av skip. Bakterier i biofilm danner grunnlaget for både begroing og korrosjon.

– Skip med begroing krever opptil 40 prosent mer drivstoff. For å fjerne begroingen må skip legges i dokk. Det er dyrt.

Da forskerne la den funksjonelle filmen på en metalloverflate i sjøen i to uker, ble begroingen dramatisk redusert.

– Det ser ut til å være like effektivt som dagens løsning, der man bruker forurensende tungmetaller til overflatebehandling av skip. Vi mener at stoffet vårt er miljøvennlig. Vi håper derfor på stor miljøgevinst i havet.

Oppfinnelsen kan også glede fiskeoppdretterne.

– Fiskenettene blir i dag begrodd og må jevnlig renses mekanisk. Fiskeoppdretterne kan derfor spare tid og penger, hvis vi får systemet vårt til å virke slik vi håper, sier de to professorene.