Volgens wetenschappers zou deze combinatie kunnen leiden tot effectievere vaccins én handige, virusdodende deurklinken.

Op dit moment proberen we met man en macht de huidige coronacrisis te bedwingen. We vertrouwen hierbij met name op de medische wetenschap. Maar onderzoekers beweren in een nieuwe studie dat we ook het nut van biomaterialen en nanotechnologie niet moeten onderschatten. Want verdere ontwikkelingen in deze interessante onderzoeksvelden zouden kunnen leiden tot grote doorbraken in de strijd tegen gevaarlijke virussen, zoals het huidige rondwarende coronavirus.

Biomaterialen en nanotechnologie
Onder de term ‘biomaterialen’ kunnen verschillende zaken geschaard worden. Aan de ene kant zijn het materialen die afkomstig zijn van levende organismes. Denk bijvoorbeeld aan hout of hennep. Bovendien zijn biomaterialen compatibel met andere levende organismes; ze staan op de een of andere manier in wisselwerking met andere biologische systemen. Voorbeelden zijn medische implantaten en protheses, maar ook medisch gereedschap zoals bijvoorbeeld chirurgisch gaas. Nanotechnologie richt zich ondertussen op het bouwen van kleine structuren en apparaten op microscopisch niveau. De techniek maakt het mogelijk om te werken met deeltjes in de grootte-orde van luttele nanometers. Op medisch gebied wordt het veelal gebruikt bij onderzoek naar specifieke cellen of weefsels. Nanotechnologie zorgt er dus voor dat we wetenschap kunnen bedrijven tot in de kleinste puntjes. Dat betekent dat nanotechnologen kunnen werken met ongelooflijke precisie. Daardoor ontstaat een wereld van bijna letterlijk ongekende mogelijkheden.


Een nanometer is een miljardste meter. Om u voor te stellen hoe klein dat is, is hier een mooie vergelijking: Wetenschappers hebben op nanoschaal ooit het complete periodieke stelsel op een mensenhaar kunnen schrijven.

De onderzoeksvelden hebben afzonderlijk van elkaar dus al enorme potentie. Maar wat als we biomaterialen combineren met nanotechnologie? Volgens de onderzoekers zijn de mogelijkheden eindeloos en zou dit zelfs kunnen leiden tot betere en doeltreffende methodes om pandemieën te bestrijden. “In het pandemische scenario – zoals de huidige COVID-19-pandemie – zou de combinatie tussen biomaterialen en nanotechnologie er bijvoorbeeld voor kunnen zorgen dat virussen zich minder snel verspreiden,” zegt Sushma Kumari in een interview met Scientias.nl. “Het zou bijvoorbeeld kunnen leiden tot op biomaterialen gebaseerde vaccins en anti-infectieuze oppervlakken die virussen onmiddellijk buitenspel zetten.”

Vaccins
Hoewel sommige huidige vaccins al heel effectief zijn, stellen de onderzoekers dat op biomaterialen gebaseerde nanodeeltjes gebruikt kunnen worden om vaccins nog sterker en effectiever te maken. “Het is een middel om de immuuncellen te stimuleren die antilichamen produceren tijdens vaccinatie,” legt Kumari uit. “Door gebruik te maken van de vooruitgang in nanotechnologie, zijn formuleringen op basis van biomaterialen zodanig gemanipuleerd dat ze antigenen in biomimetische formaten presenteren en zich richten op specifieke immuuncellen. Dit verhoogt de snelheid van de afgifte van antigenen en verhoogt de immuunreactie. Bovendien zijn op biomateriaal gebaseerde formuleringen zeer veilig en effectief. Dat komt omdat het biologisch afbreekbaar is met minimale toxiciteit.”

Virusdodende deurklink
Tegelijkertijd bestuderen onderzoekers manieren waarop de technologie kan worden gebruikt om ervoor te zorgen dat virussen niet – zoals het huidige coronavirus – razendsnel om zich heen slaat. Virussen kunnen namelijk in de vorm van druppeltjes op oppervlakken terechtkomen en daar uren tot soms zelfs dagen stabiel blijven. “Dit is één van de belangrijkste redenen waardoor mensen het virus onder de leden krijgen; ze raken besmette oppervlakken aan,” zegt Kumari. Het schoonhouden en continu desinfecteren van alle deze oppervlakken in bijvoorbeeld openbare plaatsen blijkt bovendien in de praktijk vaak lastig. Maar misschien dat opkomende biotechnologische benaderingen antivirale oppervlakken kunnen creëren die zichzelf desinfecteren. Door een natuurlijk laagje op bijvoorbeeld een deurklink aan te brengen, kan er een virus-onvriendelijk oppervlak vervaardigd worden dat een virus meteen beschadigt of doodt. “Er bestaan al enkele technologieën die antivirale eigenschappen aan verschillende oppervlakken ontlenen,” vertelt Kumari. “Dit kan ingezet worden op verschillende oppervlakken zoals deurklinken, liften, kranen, ziekenhuisbedden, etc. om virussen onmiddellijk uit te schakelen.”


Onderzoekers bestuderen de manieren waarop biomaterialen kunnen worden gebruikt om effectievere virale vaccins te ontwikkelen en om virusdodende oppervlakken te creëren. Afbeelding: Sushma Kumari

De onderzoekers merken op dat het onderzoek naar deze mogelijkheden nog in de kinderschoenen staat. Er moet nog veel werk worden verzet om erachter te komen welke van de vele biomaterialen het meest effectief zijn in het bestrijden van virussen. Maar wat de onderzoekers wel onderstrepen, is de veelbelovende potentie ervan. “In de zoektocht naar een effectief vaccin tegen levensbedreigende virale ziekten – denk aan hiv, ebola en MERS – zijn er al meerdere formuleringen op basis van nanodeeltjes voorgesteld,” zegt Kumari. “Sommige zijn zelfs als effectief verklaard in preklinische modellen. In een andere studie is gebleken dat het ontwerpen van zelf-desinfecterende en antivirale oppervlakken de beste manier is om de overdracht van besmettelijke ziekten te beheersen en tegelijkertijd een virus te doden.”

Hoewel er nog een lange weg te gaan is, staat het onderzoek zeker niet stil. “In de afgelopen jaren hebben we gezien dat biomaterialen en nanotechnologie een enorme ontwikkeling hebben doorgemaakt,” gaat Kumari verder. “Ook in de ontwikkeling van op biomaterialen gebaseerde vaccins. We hebben echter een nog dieper begrip van de impact van deze vaccins op de menselijke gezondheid nodig.”

Volgens de onderzoekers kunnen biomaterialen en nanotechnologie dus erg nuttig zijn in onze strijd tegen virussen. En niet alleen in termen van COVID-19. Vele virale infecties hebben al de revue gepasseerd. “We willen de kansen benadrukken om virale infecties aan te pakken met behulp van de beschikbare kennis op het gebied van biomaterialen,” zegt Kumari. “Hoewel er al meerdere wetenschappelijke studies naar zijn gedaan, ontbreekt het echter aan de vertaling ervan naar daadwerkelijke commerciële producten. Maar als we doorgaan met onderzoek zal dit uiteindelijk de ontwikkeling van technologieën vergemakkelijken. En daardoor kunnen we misschien wel toekomstige pandemieën helpen voorkomen.”