Een biomedisch ingenieursteam van de Brown University heeft onlangs een nieuw slim wondverband ontwikkeld: een hydrogelmateriaal dat de aanwezigheid van schadelijke bacteriën in de wond kan ‘voelen’ en alleen antibiotica afgeeft wanneer specifieke bacteriële enzymen worden gedetecteerd, waardoor de genezing wordt versneld en onnodig antibioticagebruik aanzienlijk wordt verminderd. Onderzoekers ontdekten in nieuw gepubliceerde dierproeven en in vitro-experimenten dat het materiaal beter is dan een antibacterieel hydrogelverband dat momenteel veel wordt gebruikt in de klinische praktijk bij het opruimen van infecties en het bevorderen van genezing, en dat naar verwachting een nieuwe strategie zal worden om het mondiale probleem van antibioticaresistentie aan te pakken.

Volgens rapporten is de kern van dit slimme verband een hydrogel die direct op het wondoppervlak kan worden bedekt en die binnenin "geladen" is met antibiotica. De hydrogelstructuur bestaat uit polymeren met lange ketens en verknopingsmiddelen van kleinere moleculen. Deze laatste zullen degraderen wanneer ze β-lactamase tegenkomen die door specifieke bacteriën wordt geproduceerd, waardoor de algehele structuur van de hydrogel instort, waardoor de antibiotica vrijkomen die stevig "van binnen zijn opgesloten". Wanneer dergelijke schadelijke bacteriën niet in de wondomgeving aanwezig zijn, blijft de hydrogel stabiel en intact en lekt het medicijn niet, waardoor interferentie en blootstelling aan de gezonde commensale flora op de huid wordt vermeden.

Anita Shukla, de leider van het project en professor aan de School of Engineering van Brown University, zei dat het huidige mondiale probleem van antimicrobiële resistentie ernstig is en dat het van cruciaal belang is dat antibiotica ‘slimmer’ kunnen worden gebruikt. Ze wees erop dat het ontwerpconcept van dit materiaal 'on-demand medicijnafgifte' is: alleen wanneer bacteriën die infectie veroorzaken daadwerkelijk in de wond aanwezig zijn, zal het verband de medicijnafgifte initiëren; als er geen infectie is, blijft het medicijn altijd afgesloten, waardoor het risico op overmatig gebruik van antibiotica aan de bron wordt verminderd.

In in vitro-experimenten ontdekte het onderzoeksteam dat de hydrogel zeer specifiek was voor bèta-lactamasen geproduceerd door veel voorkomende pathogene bacteriën. Toen er in de testomgeving schadelijke bacteriën aanwezig waren die dit enzym konden produceren, viel de hydrogel snel uiteen en kwam het antibioticum vrij; wanneer het alleen onschadelijke bacteriën bevatte die het enzym niet produceerden, bleef de hydrogel intact en veroorzaakte langdurige blootstelling geen significante ontwikkeling van resistentie. De onderzoekers benadrukken dat dit ‘enzymgevoelige’ reactiemechanisme ervoor zorgt dat medicijnen alleen ingrijpen als het echt nodig is.

Uit onderzoek blijkt ook dat het materiaal een hoge stabiliteit vertoont bij het afdichten van medicijnen. Als er geen trigger is, lekt het antibioticum nauwelijks uit de hydrogel en wordt het medicijn alleen geconcentreerd vrijgegeven wanneer bèta-lactamase een niveau bereikt dat hoog genoeg is om de structuur te verstoren. Shukla zei dat deze functie niet alleen helpt bij het controleren van de timing van de medicijntoediening, maar dat er naar verwachting ook minder verbandwissels nodig zijn, wat gemak oplevert voor klinisch gebruik.

In muisexperimenten heeft het onderzoeksteam deze slimme hydrogel toegepast op muizenwonden met schaafinfecties en de bacteriële infectie volledig verdwenen met slechts één toepassing. Ter vergelijking: een antibacterieel verband dat momenteel veel klinisch wordt gebruikt, is niet zo goed als het nieuwe materiaal in termen van bacteriële verwijdering en snelheid van wondgenezing. De onderzoeksresultaten laten zien dat dit nieuwe verband lokale infecties effectiever onder controle kan houden en de huidbarrièrefunctie sneller kan helpen herstellen.

Er bestaat wijdverbreide bezorgdheid onder de wetenschappelijke gemeenschap dat resistente infecties tegen het midden van de eeuw in verband kunnen worden gebracht met bijna 10 miljoen sterfgevallen per jaar als er geen stappen worden ondernomen om het antibioticamisbruik terug te dringen. Uit onderzoek blijkt dat jaarlijks ruim één miljoen mensen wereldwijd sterven aan antibioticaresistente infecties. Tegen deze achtergrond biedt de in deze studie voorgestelde 'on-demand respons' slimme hydrogel een nieuw technisch pad voor het balanceren van therapeutische effecten en preventie en controle van resistentie tegen geneesmiddelen.

De auteurs van het artikel schreven in de samenvatting dat deze slimme hydrogel, die gevoelig is voor bacteriële enzymen, snel antibiotica kan afgeven wanneer pathogene bacteriën die bèta-lactamase produceren worden gedetecteerd, waardoor infecties op aanvraag kunnen worden gedesinfecteerd en tegelijkertijd de blootstelling van gezonde micro-organismen en weefsels in niet-infectieuze toestand aan antibiotica wordt geminimaliseerd. Momenteel heeft het onderzoeksteam een ​​patent aangevraagd voor dit materiaal en blijft het de technologie optimaliseren en de ontwikkeling ervan bevorderen richting toekomstige klinische toepassing en commercialisering.

Dit onderzoeksresultaat, getiteld "Bacterial enzyme-responsive hydrogels for triggered delivery of antibiotica to geïnfecteerde wonden", werd in maart 2026 gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances. Het onderzoek werd gefinancierd door de Dr. Ralph en Marian Falk Medical Research Foundation.