Para peneliti di University of Illinois di Urbana-Champaign telah mengembangkan lapisan implan bioinspired yang dirancang untuk ditanamkan bersama dengan perangkat seperti implan tulang belakang. Teknologi ini terinspirasi oleh sayap capung dan jangkrik yang mengandung pilar kecil yang dapat menusuk bakteri, memberikan aksi anti-mikroba mekanis. Tidak seperti pendekatan saat ini yang menggunakan antibiotik yang dilepaskan secara bertahap oleh implan, pendekatan mekanis tidak akan habis seiring waktu atau menyebabkan efek samping pada jaringan di sekitarnya. Ini juga menghindari manifestasi resistensi obat antimikroba dan juga dapat dengan mudah membunuh bakteri yang resistan terhadap obat. Lapisan ini juga mengandung sensor regangan fleksibel yang memungkinkan dokter memantau penyembuhan dan kegagalan perangkat, menyediakan fungsi ganda.
Implan ortopedi memainkan peran penting dalam menstabilkan tulang yang rusak di dalam tubuh. Namun, perangkat tersebut seringkali rentan terhadap kegagalan dan infeksi, memerlukan operasi lanjutan untuk mengganti perangkat jika terjadi kegagalan langsung, atau perawatan obat dan kemungkinan pengangkatan perangkat jika terjadi infeksi. Ini tidak nyaman dan tidak menguntungkan bagi pasien dan dokter, dan fenomena ini dapat memengaruhi hingga 10% pasien dengan implan semacam itu, menyoroti skala masalahnya.
Untuk mengatasinya, para peneliti telah merancang berbagai teknologi, termasuk lapisan hidrofobik yang dirancang untuk mengusir adhesi bakteri dan sistem pelepasan obat yang dapat membunuh mikroba di sekitar implan. Namun, biofilm bakteri masih dapat terbentuk pada permukaan tersebut, dan pelepasan obat pada akhirnya akan mereda, meninggalkan bakteri untuk menginfeksi implan di kemudian hari. Selain itu, antibiotik yang dilepaskan berpotensi menyebabkan efek samping, sekaligus berkontribusi pada revolusi superbug yang sedang berlangsung dan gagal membunuh organisme yang resistan terhadap obat.
Jelas, pendekatan yang lebih andal akan lebih disukai. “Ini adalah kombinasi dari desain nanomaterial bio-terinspirasi dengan elektronik fleksibel untuk melawan masalah biomedis jangka panjang yang rumit,” kata Qing Cao, seorang peneliti yang terlibat dalam proyek tersebut. “Menggunakan pendekatan mekanis untuk membunuh bakteri memungkinkan kami melewati banyak masalah dengan pendekatan kimiawi, sambil tetap memberi kami fleksibilitas yang diperlukan untuk menerapkan pelapisan pada permukaan implan,” tambah Gee Lau, peneliti lain yang berpartisipasi dalam penelitian ini.
Lapisan baru dimaksudkan untuk ditanamkan bersama dengan implan ortopedi dan memperoleh sifat anti-bakteri dari sayap jangkrik dan capung, yang meliputi ‘pilar’ kecil yang menembus dinding sel bakteri, membunuh mereka. Serangkaian sensor noda di lapisan juga memungkinkan dokter untuk memantau kinerja perangkat, memungkinkan mereka untuk mengganti implan sebelum gagal.
Belajar di jurnal Science Advances: Lapisan cerdas dengan fungsi antimikroba fisik dan pemetaan regangan terintegrasi untuk implan ortopedi
Melalui: Universitas Illinois di Urbana-Champaign