30 juni 2020 (Nanowerk Nieuws) Nieuwe coatings op implantaten kunnen helpen om ze beter compatibel te maken. Onderzoekers van de Martin Luther Universiteit Halle-Wittenberg (MLU) hebben een nieuwe methode ontwikkeld om ontstekingsremmende stoffen op implantaten aan te brengen om ongewenste ontstekingsreacties in het lichaam te remmen. Hun studie is onlangs gepubliceerd in de International Journal of Molecular Sciences ("Studies naar de mechanismen van ontstekingsremmende activiteit van heparine- en hyaluronaanhoudende meerlagige coatings-gerichte NF-kB-signaleringsroute").
Afbeeldingen van macrofagen (rood) waarin de werkzame stof (groen) is verspreid. Links staat de werkzame stof heparine, rechts hyaluronzuur. (Afbeelding: Hala Al Khoury / Uni Halle) Implantaten, zoals pacemakers of insulinepompen, zijn een vast onderdeel van de moderne geneeskunde. Het is echter niet ongebruikelijk dat complicaties optreden na implantatie. Het immuunsysteem identificeert het implantaat als een vreemd lichaam en probeert het te verwijderen.
"Dit is eigenlijk een volledig natuurlijke en nuttige reactie van het immuunsysteem", zegt professor Thomas Groth, een biofysicus bij MLU. Het helpt wonden te genezen en doodt schadelijke ziekteverwekkers. Als deze reactie na een paar weken niet vanzelf verdwijnt, kan dit leiden tot chronische ontstekingen en ernstigere complicaties.
“Het immuunsysteem trekt verschillende cellen aan die de vreemde entiteit proberen te isoleren of te verwijderen. Deze omvatten macrofagen, een soort fagocyt en andere soorten witte bloedcellen en bindweefselcellen ”, legt Groth uit.
Implantaten kunnen worden ingekapseld door bindweefsel, wat erg pijnlijk kan zijn voor de getroffenen. Bovendien kan het implantaat niet meer goed functioneren. Geneesmiddelen die de immuunrespons op een systemische manier onderdrukken, worden vaak gebruikt om chronische ontstekingen te behandelen, maar kunnen ongewenste bijwerkingen hebben.
Het team van Thomas Groth was op zoek naar een eenvoudige manier om de reactie van het immuunsysteem op een implantaat vooraf te wijzigen.
“Dit is een beetje lastig, omdat we het immuunsysteem natuurlijk niet volledig willen uitschakelen, aangezien de processen ervan essentieel zijn voor het genezen van wonden en het doden van ziekteverwekkers. Dus eigenlijk wilden we het alleen maar moduleren ”, zegt de onderzoeker.
Hiervoor ontwikkelde zijn team een nieuwe coating voor implantaten die ontstekingsremmende stoffen bevat. Voor hun nieuwe onderzoek gebruikte het team twee stoffen waarvan al bekend is dat ze een ontstekingsremmend effect hebben: heparine en hyaluronzuur.
In het laboratorium behandelden de wetenschappers een oppervlak met de twee stoffen door een laag van slechts enkele nanometers dik aan te brengen.
“De laag is zo dun dat het de werking van het implantaat niet beïnvloedt. Het moet echter voldoende werkzame stof bevatten om de reactie van het immuunsysteem te beheersen totdat de ontstekingsreactie is verdwenen ”, voegt Groth toe.
In celexperimenten keken de onderzoekers hoe de twee stoffen werden opgenomen door de macrofagen, waardoor ontstekingen in de celculturen werden verminderd. De onbehandelde cellen vertoonden duidelijke tekenen van een uitgesproken ontstekingsreactie. Dit komt omdat de actieve stoffen in de macrofagen interfereren met een specifieke signaalroute die cruciaal is voor de immuunrespons en celdood.
“Zowel heparine als hyaluronzuur verhinderen het vrijkomen van bepaalde pro-inflammatoire boodschappersubstanties. Heparine is zelfs nog effectiever omdat het kan worden opgenomen door macrofaagcellen ”, besluit Groth.
Tot nu toe hebben de onderzoekers de methode alleen getest op modeloppervlakken en in celculturen.
