Bacteriedodende coating dankzij polymeerchemie

Patiënten die een medisch implantaat krijgen lopen een aanzienlijk risico op een ernstige infectie, door bacteriën die tijdens de operatie in het lichaam terecht komen en gaan groeien op het oppervlak van het implantaat. Er zijn wel coatings die antimicrobiële stoffen afgeven, maar die hebben twee nadelen: de patiënt krijgt voortdurend een lage dosis van het middel in het lichaam en lichaamsvloeistoffen en de voorraad van het middel in de coating raakt een keer op.

‘Mijn idee is om een geïmmobiliseerde coating te ontwikkelen die bacteriën doodt wanneer ze er mee in aanraking komen’, zegt polymeer-hoogleraar Ton Loontjens. En hij is al dicht bij zijn doel, verschillende patentaanvragen en testen lopen al. Zijn geheime ingrediënt? Een verbinding die hij ontdekte stelt hem in staat om vertakte polymeren te maken die allerlei coatings kunnen vormen.

Die verbinding, een zogeheten ketenverlenger, is door Loontjens ontwikkeld bij chemiebedrijf DSM, samen met collega’s daar. ‘Het heet carbonyl bis caprolactam, kortweg CBC. Deze verbinding is ontwikkeld om twee polymeerketens op een gecontroleerde manier te verbinden. Die polymeren krijgen betere mechanische eigenschappen.’ En wanneer je CBC gebruikt bij 100 graden Celsius (in plaats van bij een temperatuur van 250 graden die je nodig is om ketens te verlengen) ontstaan er een unieke eigenschappen: het is mogelijk polymeren te maken die stabiel zijn onder de 100 graden, maar groeien wanneer je ze verhit. Bovendien is het mogelijk om biomedische stoffen vast te koppelen aan de uiteinden van iedere tak van de vertakte polymeren.

Loontjens koppelde onder meer quaternaire ammonium ionen aan de uiteinden, een stof die bacteriën doodt via direct contact. Dit levert een antimicrobiële coating op. De quaternaire ammonium ionen zitten vast aan de coating en komen dus niet in het lichaam terecht. Loontjens ontwikkelde deze coating aan de RUG, waar hij in 2005 ging werken. ‘Mijn carrière verliep een beetje anders dan gebruikelijk. Direct na de middelbare school ging ik werken. Pas toen ik 24 was ging ik scheikunde studeren, aan de Radboud Universiteit in Nijmegen.’ Daar studeerde hij op zijn dertigste af. In eerste instantie wilde hij doorgaan met een promotie. ‘Maar mijn begeleider vertelde dat ik na zo’n promotietraject te oud zou zijn voor een baan in het bedrijfsleven.’

Promoveren

Dus vertrok hij naar DSM, eerst als onderzoeker, daarna in het management en vervolgens weer terug naar het onderzoek als ‘Principal Scientist’. ‘In dat stadium ging ik mij afvragen of ik een parttime hoogleraarschap zou kunnen krijgen.’ Loontjens was altijd al geïnteresseerd in wetenschap, maar dan vooral in ontwikkelingen die tot praktische toepassingen konden leiden. Maar hoewel hij medeauteur was van ruim zeventig wetenschappelijke publicaties en ongeveer evenveel patentaanvragen moest hij eerst nog promoveren voordat hij hoogleraar kon worden.

Die promotie kwam er, op zijn zestigste, en drie maanden later kreeg hij een hoogleraarschap aangeboden aan de RUG. Loontjens werkt daar nu nog, bij de afdeling Polymeerchemie van het Zernike Institute for Advanced Materials. Hij werkt nauw samen met de afdeling Biomaterialen van het UMCG (prof. Henk Busscher en prof. Henny van der Mei).

Bedrijfje

Na zijn 65^e verjaardag kon Loontjens volgens de regels geen fondsen meer krijgen voor promovendi. ‘Dus de afgelopen jaren heb ik met postdocs gewerkt, gefinancierd door bedrijven. Maar dat past ook bij mij, aangezien ik vooral geïnteresseerd ben in toegepast onderzoek.’ Wanneer hij terugkijkt op zijn carrière omschrijft hij zichzelf als ‘een academische onderzoeker met industriële achtergrond, wat in mijn ogen een waardevolle combinatie is.’

Het werk aan zijn coatings gaat nu een interessante fase in. ‘In eerste instantie hebben we die coating op glas getest. Nu gebeurt dat op PDMS rubber, een materiaal dat veel gebruikt wordt in biomedische toepassingen.’ En los van de coatings op implantaten denkt Loontjens zijn technologie te gebruiken om een verf te ontwikkelen die de muren van ziekenhuizen desinfecterend zou maken.

‘Verder heb ik nog een bedrijfje opgericht dat werkt aan een proces om isocyanaten te maken voor de productie van biomedische polymeren, dat voortborduurt op werk dat RUG hoogleraar polymeerchemie Albert Pennings jaren geleden deed.’ Hij werkt aan een commerciële toepassing en kan er daarom nu maar weinig over kwijt. Glimlachend: ‘Nog niet alle patenten zijn gepubliceerd En we willen niet verraden wat er in de pijplijn zit!’ Maar hij is er van overtuigd dat we nog wel wat gaan horen over die pijplijn.

De afdeling Polymeerchemie en de daaraan gekoppelde opleiding is in 1967 van start gegaan. De RUG was de eerste Nederlandse universiteit met een zelfstandig afdeling Polymeerchemie. Dit 50-jarig jubileum wordt op 30 juni gevierd met een symposium.

Br