Materialet som dödar bakterier riskfritt

FORSKNING PÅ DJUPET

Publicerad 2013-02-11

Forskare på KTH har upptäckt ett bakteriedödande fibermaterial som inte orsakar resistenta bakterier.
– Vi har lyckats hitta en antibakteriell polymer som fäster stabilt vid cellulosa och som därmed inte läcker ut i naturen, säger Josefin Illergård, kemiforskare på KTH.
Materialet kan ingå i konsumentprodukter som sportkläder, blöjor och plåster, och forskarnas vision är att det även ska kunna användas till vattenrening i tredje världen.

Antibiotikaresistens och resistenta bakterier är ett växande problem i samhället och kemiforskare har länge försökt hitta nya, miljövänliga vägar till bakteriebekämpning och kontroll. Nu har en forskargrupp på KTH funnit ett hållbart alternativ till de miljöfarliga antibakteriella ämnena.

–Vår upptäckt bygger på att cellulosafibrer bäddas in i en polymer, som dödar bakterier. Cellulosa är det vanligaste organiska ämnet i naturen och bygger även upp växternas cellväggar, berättar Josefin Illergård.

Vanligtvis används kemikalierna silverjoner och triklosan till bakteriedödande impregnering av bland annat skor och sportkläder för att ta bort obehagliga dofter från bakteriebildning. Men både silver och triklosan läcker ut i naturen, bland annat när de behandlade plaggen eller ytorna tvättas.

 – Om det miljöfarliga medlet exempelvis använts för att döda bakterier på en bänkskiva, och kemikalierna torkas upp från bänken, så hamnar det bakteriedödande ämnet i disktrasan. Trasan sköljs av och ämnen som silver och triklosan sprids vidare genom avloppet ut i naturen, där det kan förgifta mark och vatten och ge upphov till resistenta bakterier, säger Josefin Illergård.

När det gäller forskarnas nya material är den aktiva polymeren däremot så starkt bunden till fibrerna i cellulosamaterialet att den inte lossnar eller läcker ut i omgivningen via vatten.

– Bakterierna måste komma i direkt kontakt med materialet för att den antibakteriella processen ska fungera, och ämnet sprids därför inte från ytan, säger Josefin Illergård.

Ytterligare en fördel med det nya polymermaterialet är att det faktiskt drar till sig bakterier. Bakterierna har en negativ laddning och attraheras av polymeren som har en positiv laddning.

Vanligtvis brukar antibakteriella ämnen bidra till resistenta bakterier eftersom ämnena går in i organismen på samma sätt som antibiotika – liksom vid antibiotikaresistens ”lär” sig bakterien så småningom att spotta ut ämnet eller på andra sätt undgå effekten.

Hur upptäckte du det nya antibakteriella materialet?

– En dag, efter flera års arbete med projektet, fick jag uppleva att proverna i labbet äntligen gav rätt resultat. Bakterier grumlar vatten, och när jag tittade till provrören som var fyllda med bakterier och testmaterial med jämna mellanrum, så såg jag att vätskan inte blivit grumlig utan hade blivit helt klar!

Alla steg i produktionen av det nya materialet sker i vattenlösningar och i rumstemperatur, till skillnad från andra tillgängliga tekniker för att skapa antibakteriella ytor, vilket gör forskargruppens process miljövänlig även i ett större perspektiv.

– Framställningsmetoden är riktigt trevlig i det att den enbart inkluderar vattenlösliga substanser, och som forskare behöver man bara rock och skyddsglasögon i labbet. Jag modifierade fram det här ämnet när jag var höggravid, produktionen är helt giftfri och ofarlig.

– Vi i forskargruppen är än så länge ensamma om att ha lyckats få polymer-ämnet, som heter polyvinylamin, att bindas till cellulosamaterial genom en unik multilager-teknik.

Polymer låter inte så hållbart och miljövänligt?

– Materialet innehåller inga stora mängder polymer, det är försvinnande lite, och när materialet förbränns blir det bara giftfria kväveoxider kvar. Men ett framtidsmål är att gå vidare i forskningen och försöka ersätta den antibakteriella polymeren med ett helt förnyelsebart material.

Bandage, plåster, blöjor och bindor är några av de konsumentprodukter som i framtiden kan innehålla det nya materialet.

Forskargruppen jobbar vidare genom ett fortsättningsprojekt i Vinnovas regi, och genom ett värdefullt samarbete med KTH Innovation.  Flera internationella företag följer projektet.

– Vi vet att det här projektet är av internationellt intresse, våra avhandlingar har efterfrågats av pappersföretag utomlands och vi får mycket respons när vi presenterar våra rön på konferenser. I framtiden tror jag vårt material kommer att kunna användas vid rengöring av kläder, till sanering inom sjukvården, och till olika sorters reningsfilter, säger Josefin Illergård.

Vad ser du som den mest värdefulla användningen av det nya materialet framöver?

– En tanke är att det faktiskt skulle kunna vara idealiskt för enkel vattenrening i framtiden. Då skulle inventionen göra en påtaglig nytta i världen – tänk om vatten kunde renas på ett miljövänligt sätt genom vårt material, i stället för enbart med hjälp av sildukar! Många liv skulle räddas, och dessutom skulle materialet kunna läggas direkt på elden och brännas upp efter användning.

I forskningsprojektet har förutom Josefin Illergård även professor Monika Ek, professor Lars Wågberg och den tidigare doktoranden Eva-Helena Westman ingått.

För mer information, kontakta Josefin Illergård på 08 - 790 81 08 eller josefika@kth.se.

Katarina Ahlfort

Kriterier för ett miljövänligt antibakteriellt material

-Det ska inte frambringa bakterieresistens.
-Det ska inte läcka ut i miljön och störa vårt ekosystem.
-Det ska vara helt giftfritt och ofarligt för människan.