3D-tulostus on uusi ase, jonka avulla yritetään torjua implanteista ja terveydenhuollon laitteista alkunsa saaneita tulehduksia.

Euroopan tautienehkäisy- ja valvontakeskus ECDC on laskenut, että EU:n alueella terveydenhuollon toimenpiteet poikivat yli neljä miljoonaa infektiota vuodessa. Sairastuneista 37000 kuolee.

Puolet tapauksista saa alkunsa terveydenhuollon laitteista.

Näistä 80 prosenttiin liittyy laitteen pinnalle kasvanut mikrobibiofilmi eli bakteerien yhteisö, joka pystyy puolustautumaan sinnikkäämmin kuin yksittäinen bakteeri.

Tammikuussa käynnistyi nelivuotinen tutkimushanke, jossa kuuden Euroopan maan ja Yhdysvaltojen tutkijat selvittävät, voiko bakteerien biofilmejä torjua tehokkaasti yhdistämällä mikrobeja tuhoavia yhdisteitä ja 3D-tulostuksen avulla valmistettuja laitteita.

Helsingin yliopisto on mukana hankkeessa.

– Tulokulma on aivan uusi, farmaseuttisten biotieteiden osaston tutkijatohtori Malena Skogman sanoo.

Antimikrobisten aineiden liittäminen terveydenhuollon laitteiden pintaan ei ole sinänsä uutta, mutta PRINT-AID-tutkimushankkeessa vaikuttava yhdiste on mukana tulostusmateriaalin koko rakenteessa.

Tavoitteena on, että antimikrobiset aineet tappavat bakteereja myös kudoksessa laitteen ympärillä.

3D-tulostus mahdollistaa laitteiden personoinnin kullekin potilaalle sopivaksi, mikä saattaa vähentää leikkausten tarvetta ja kudosvaurioita.

– Suomessa tehdään hankkeen in vitro -antibiofilmitestaukset. On myös mahdollista, että meillä testataan laitteiden valmistusmateriaaleja, Skogman sanoo.

PRINT-AID-tutkimus sai 2,3 miljoonaa euroa EU-rahaa Marie Sklodowska-Curie -toimenpiderahoista. Potista noin 500000 euroa tulee Suomeen.

Suomella on tutkimuksessa keskeinen, koordinoiva rooli. Hanketta vetää farmaseuttisen biologian professori Pia Vuorela.

– PRINT-AID ei ole vain tutkimushanke. Se on myös opetushanke, hän sanoo.

Tarkoitus on perehdyttää yhdeksän väitöskirjatutkijaa aihepiiriin. Koulutukseen kuuluu myös harjoittelu alan teollisuudessa eri maissa.

– Tutkijoiden haku on meneillään 15. maaliskuuta asti, Skogman sanoo.

Suomalaiset väitöskirjantekijät saavat hakea paikkoja Alankomaissa, Belgiassa, Italiassa, Portugalissa ja Puolassa, mutta eivät Suomessa.

PRINT-AID pyrkii estämään tulehduksia, mutta Suomessa on tutkittu myös tulehdusreaktion hyödyntämistä.

Åbo Akademin epäorgaanisen kemian laitoksella on pitkään tutkittu bioaktiivisia laseja, joista osa soveltuu luunkorvikkeeksi ja kykenee lisäksi tappamaan bakteereja, myös multiresistenttejä sellaisia.

Hyksin tukielin- ja plastiikkakirurgian opetus- ja tutkimuslinjajohtaja Nina Lindfors kehittää yhteistyössä Åbo Akademin kanssa uusia materiaaleja, joissa voidaan käyttää hyväksi bioaktiivisen lasin erilaisia ominaisuuksia.

Bioaktiivista lasia on jo kauan käytetty luun korvikkeena. Se sulaa pois sitä mukaa kuin elimistö korvaa alueen omalla luulla.

Lindforsin tutkimusryhmä on nyt kehittänyt menetelmän, jolla tätä hiukan hidasta luunmuodostusta voidaan vauhdittaa.

Tutkimus on jo hyväksytty julkaistavaksi.

Menetelmässä luun sisään pannaan bioaktiivisen lasin yhteen liitettyjä hippuja eli granuloita ja niiden ympärille kiedotaan polymeeri.

– Polymeeri ärsyttää kudoksia ja aikaansaa kalvossa pienen inflammaatioreaktion, Lindfors sanoo.

Seuraus on se, että verisuonitus alueella lisääntyy ja luun sisällä muodostuu nopeammin luuta kuin ilman ärsytystä.

– Kukaan muu ei ole osoittanut, että näin voidaan tehdä.

Seuraavaksi tutkijat pyrkivät tekemään bioaktiivisesta lasista materiaalin, jota kirurgi voisi muokata juuri sellaisen muotoiseksi kuin haluaa.

Bioaktiivista lasia käytetään ja kehitetään myös tulehdusten hoitoon ja torjuntaan.

Biolasi pystyy estämään bakteeribiofilmin muodostumisen implanttien pinnalle. Se on tarpeen esimerkiksi potilailla, joilla on luussa implantti ja infektio.

– Meillä on vain yksi antibiootti, joka siinä tilanteessa penetroi biofilmin ja tappaa biofilmissä olevat bakteerit.

Vaihtoehtoja siis kaivataan, varsinkin lisääntyvän antibioottiresistenssin maailmassa.

Lindfors veti 11 tutkimuskeskuksen kansainvälistä tutkimusryhmää, joka julkaisi tammikuussa Advances in Experimental Medicine and Biology -lehdessä tutkimuksen BonAliven bioaktiivisen lasin käytöstä vaikeahoitoisesta luutulehduksesta kärsivien hoidossa.

Tutkimukseen osallistui 116 potilasta. Heistä 90 prosenttia parani.

Kyseessä on bakteeriperäinen tauti, josta parantuminen vaatii perinteisesti kaksi leikkausta.

Bioaktiivisen lasin avulla yksi leikkaus riitti, eikä paikallisia antibiootteja tarvittu, sillä luonnostaan antibakteerinen lasi suojaa leikkausaluetta bakteerien lisääntymiseltä.

Miten lasi sen tekee, on vielä osittain arvoitus.

– Bakteeri menee bioaktiivisen lasin vaikutuksesta rikki ja kuolee. Emme tiedä varmasti, miksi, mutta pH-tason nousulla on siihen osuus.

Uusia tuulia infektioiden torjuntaan haetaan myös jo paljon ennen antibioottien keksimistä käyttöön otetusta faagiterapiasta, joka on pysynyt hengissä Venäjällä ja Georgiassa.

Bakteriofagit eli faagit ovat viruksia, joilla hoidetaan bakteerien aiheuttamia tulehduksia.

Jokaiselle bakteerille on oma faaginsa, joka pystyy tuhoamaan sen kajoamatta muuhun mikrobistoon.

Tosin esimeriksi Clostrium difficilen faagi on yhä löytymättä.

Helsingin yliopisto, Hyks, Huslab ja Hus-apteekki ovat saaneet Jane ja Aatos Erkon säätiöltä neljän vuoden rahoituksen tehdäkseen faagien tehosta satunnaistetun ja vertailevan potilastutkimuksen.

– Pohdimme paraikaa, mikä potilasmateriaali sopisi tutkimukseen parhaiten, Helsingin yliopiston bakteriologian professori Mikael Skurnik sanoo.

Yksi vahva vaihtoehto on MRSA-bakteerin häätöhoito, toinen on vaginiitti.

Hankkeeseen on palkattu tutkija, mutta tutkimus odottaa Fimean lupaa.

Skurnikilla on juuri käynnistynyt toinen faagitutkimus, josta odotetaan tuloksia syksyllä. Siinä testataan, kuinka hyvin Georgiasta ja Venäjältä ostetut faagi-cocktailit kattavat suomalaisista potilaista Huslabissa eristettyjä taudin aiheuttajia.