チタンスパイクがスーパーバグを殺す薬

一部の昆虫の羽に見られる細菌を殺す構造にヒントを得て、研究者らは、一般に院内感染を引き起こす薬剤耐性微生物を死滅させる薬剤を使わない方法を開発した。 彼らの技術は、抗生物質耐性のスーパーバグの問題に取り組む新規かつ効果的な方法です。

手術は感染症を引き起こす可能性があり、薬剤耐性微生物の増加により、効果的な治療を提供することがますます困難になっています。 通常、感染症を引き起こす主な原因は細菌ですが、真菌の一種である薬剤耐性のあるカンジダ種も問題であることが判明しています。 それらは効果的に定着して移植材料上にバイオフィルムを形成し、院内感染を引き起こすだけでなく、劣悪な臨床転帰にもつながります。

チタン製股関節や歯科補綴物などを挿入する際、医師は感染症の発症を防ぐために、さまざまな抗菌コーティング、化学物質、抗生物質を使用します。 しかし、問題の微生物が耐性を獲得している場合、これらの対策はそれほど効果的ではないか、まったく効果的ではありません。

しかし、RMIT大学の研究者らは、一部の昆虫の羽の抗菌表面にヒントを得た、薬物を使わずにスーパーバグを殺す新しい方法を考案した。 トンボ、セミ、イトトンボなどの昆虫は、羽の表面に小さな柱「ナノピラー」を持っており、これが「機械的殺生物剤」として機能し、細菌細胞を物理的に引き離して殺します。

「それはラテックス手袋を伸ばすようなものです」とこの研究の責任著者エレナ・イワノバ氏は言う。 「ゆっくりと伸びると、ラテックスの最も弱い部分が薄くなり、最終的には破れてしまいます。」

そこで研究者らは独自の機械的殺生物剤の開発​​に着手し、プラズマ エッチングと呼ばれる技術を使用して、細菌細胞ほどの大きさの特別に設計されたマイクロスケールのスパイクで覆われたチタン表面を開発した。

彼らは、多剤耐性のカンジダを殺す際の表面の有効性をテストし、スパイクと接触するとすぐに細胞の約半分が破壊されることを発見した。 重要なのは、残りの半分（すぐには破壊されなかった細胞）は、再生できなくなったり、感染を引き起こしたりできないほど損傷を受けていたことです。

「損傷を受けたカンジダ細胞は広範な代謝ストレスを受け、7日後であっても細胞が増殖して致死性の真菌バイオフィルムを形成するプロセスを妨げた」と研究の共著者の1人であるデンバー・リンクレイター氏は述べた。 「それらはストレスのない環境では復活することができず、最終的にはアポトーシスまたはプログラムされた細胞死として知られるプロセスで停止してしまいました。」

マテリアリア誌に掲載された以前の研究では、微小柱状のチタン表面は、黄色ブドウ球菌（「ゴールデンブドウ球菌」）と緑膿菌という 2 つの一般的な病原体に対して有効であることがすでに判明していました。

「細胞が表面との最初の接触後に死んだという事実は、あるものは破裂によって、またあるものは直後にプログラムされた細胞死によって死んだという事実は、これらの表面に対する耐性が発達しないことを示唆している」とイワノヴナ氏は述べた。 「これは重要な発見であり、抗菌性表面の有効性を測定する方法を再考する必要がある可能性があることを示唆しています。」

研究者らは、スパイクの作成に使用した比較的単純なプラズマエッチング技術は、幅広い材料や用途に適用できる可能性があると述べている。

「この新しい表面改質技術は、医療機器に応用できる可能性がありますが、歯科用途や食品調理や農業で使用されるステンレス鋼ベンチなどの他の材料にも簡単に調整できる可能性があります」とイワノヴナ氏は述べた。

この研究は学術誌「Advanced Materials Interfaces」に掲載された。

出典: RMIT大学