Clickable antibiofilm coatings
- Reference number
- FID22-0053
- Project leader
- Berglin, Mattias
- Start and end dates
- 230801-280731
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- RISE Research Institutes of Sweden AB, Borås
- Research area
- Life Science Technology
Summary
In our ongoing research we have shown that a novel class of antimicrobial peptides (AMP) can be covalently attached to surfaces with preserved bioactivity and display effects on bacterial responses including altered cell shape and growth. These small (3-6 amino acids), highly adaptive, synthetic peptides are stable and show no adverse cytotoxic effects, overcoming limitations of current AMP-technologies. Our aim in this project is to synthesize a new set of AMPs with improved chemical structure for covalent attachment. This structure will be based on results obtained with new state-of-art non-labeling techniques that can quantitatively measure the uptake and ultrastructural changes in the cell membrane. In parallel, signaling pathways activated in the cell due to AMP exposure will be investigated. A modular material platform based on click-chemistries for covalent attachment of lead AMPs will be developed and function will be screened on population level by live single cell microscopy combined with advanced image analysis and deep learning. Performance will further be validated with ex/in-vivo infection models. The increased knowledge of AMP-membrane interactions, high throughput microscopy and modular material platform will facilitate the development and clinical translation of a new class of antibacterial materials and coatings that can be prepared on industrial scale that prevents the antibiotic resistance development in health care.
Popular science description
Antibiotikaresistens orsakar miljontals dödsfall årligen. En skrämmande hög siffra som beräknas öka kraftigt de närmaste årtiondena. Att motverka spridning av antibiotikaresistens är därför en av vår tids största globala utmaningar. Att utveckla nya antibiotika tar lång tid, oftast hinner resistensen sprida sig innan en ny behandling finns på plats. Nya metoder för att bekämpa infektioner i sjukvård och som samtidigt inte sprider resistens har därför hög prioritet. I det här projektet kommer vi fortsätta vår forskning runt antimikrobiella peptider. Dessa peptider förstör bakteriecellernas membran, vilket leder till att cellen inte klarar att dela sig och dör. Detta liknar ett av de försvarssystem som kroppen har för att motverka infektion. Till skillnad mot våra kroppsegna peptider är de peptider som ska användas i projektet små, stabila, mycket mer aktiva och kan bindas in till ytan på ett material utan att förlora sin antibakteriella effekt. Det är svårt för bakterier att skapa resistens mot substanser som angriper deras cellmembran. Dessutom förhindrar man även att peptiderna sprids till miljön genom att binda in dom till en yta. Kunskapen som skapas i projektet kommer att underlätta utveckling av en ny sorts antimikrobiella material för klinisk användning och som inte leder till ökad antibiotikaresistens i vården. För att nå dit behöver vi ta fram nya metoder för att bättre kunna studera hur peptider binder in och stör cellmembranet hos bakterier. Med den informationen kommer vi syntetisera ett antal peptider med förbättrad kemisk struktur för att uppnå hög antibakteriell aktivitet mot olika typer av bakterier. En flexibel materialplattform baserat på klick-kemi kommer tas fram för att kunna tillverka ytbeläggningar på industriell skala där peptiden sitter bunden på ett sätt som optimerar antibakteriell effekt. Antibakteriell funktion kommer sedan studeras med tidsupplöst mikroskopering kopplat med avancerat bildbehandling och deep-learning. Lovande ytbeläggningar kommer sedan studeras i ex/in-vivo infektionsmodeller. Förutom minimerad risk för spridning av resistens kommer denna typ av antimikrobiella material leda till färre sjukhusbesök, bättre livskvalitet för patienten och minska kostnaderna för vård.