Bacterial interactions with nanostructured surfaces

99.4% minder bacteriële aanhechting door nanogestructueerd oppervlak

Hoe voorkom je dat bacteriën zich hechten aan een oppervlak? Door dat oppervlak hydrofoob (waterafstotend) te maken en door het te voorzien van nanopillars, kleine pilaar-achtige structuren op nano-micro-schaal, die samen een moeilijk doordringbare matrix vormen. Die conclusie trekt Ferdi Hizal in zijn onderzoek naar verschillende antibacteriële coatings, uitgevoerd binnen een samenwerkingsverband van het Stevens Institute of Technology en het UMCG. Door oppervlakken te voorzien van een nanopilaar-structuur blijkt het aantal kolonievormende bacteriële eenheden in verhouding met een gewoon, structuurloos oppervlak maar liefst 99.4% lager.

Voor veel industriële processen is bacteriële hechting en de vorming van ondoordringbare lagen bacteriën (biofilm) op oppervlakken een probleem. Denk bijvoorbeeld aan biomaterialen die gebruikt worden voor medische implantaten, maar ook aan scheepsrompen die begroeid zijn met bacteriën, of bacteriën die hechten aan koelsystemen van energiecentrales of aan metalen in de voedingsindustrie. Onderzoek naar het bacterieafstotend maken van biomaterialen staat volgens Hizal nog in de kinderschoenen. Zelf onderzocht hij welke rol nanostructuren in dit proces kunnen vervullen. Hij deed dat door nanostructuur-oppervlakken te ontwerpen en vervaardigen met hydrofiele, hydrofobe en beschermende antibacteriële coatings.

Hizal stelt onder andere vast dat het coaten van nanopilaar-oppervlakken met een hele dunne laag van looizuur en gentamicine (een antibioticum) een tienvoudige vermindering oplevert van het aantal bacteriën. Ook concludeert hij dus dat hydrofobe nanopilaar-gestructeerde oppervlakken beter bacteriën afstoten dan vergelijkbare hydrofiele oppervlakken en veel beter dan structuurloze oppervlakken. Het blijkt daarbij weinig verschil te maken welke afstand er zit tussen de nanopilaren: 200 of 800 nm. Tot slot ontwierp Hizal een methode voor de grootschalige productie van micro-nanoschaal oppervlaktestructuren die bacteriële hechting, loslating en transmissie van bacteriën van het ene oppervlak naar het andere oppervlak kunnen beïnvloeden.

Ferdi Hizal (1984) studeerde Mechanical Engingeering (BSc) aan Gazi University (Turkije). Hij verrichte zijn promotieonderzoek binnen een samenwerkingsverband van het W.J. Kolff Instituut (Universitair Medisch Centrum Groningen) en het Stevens Institute of Technology (New York). Het onderzoek valt binnen het raamwerk van het UMCG-onderzoeksprogramma BIOBI: Bioadhesion, Biocompatibility and Infection. Hizal blijft verbonden aan het Stevens Institute of Technology.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/ee37c760-b7e8-491b-a806-2c9700524ad2