Forskare har utvecklat ett nytt biomaterial som skapar en "hala yta" och stoppar infektiösa bakteriella biofilmer som bildas på implanterade medicinska enheter. I en ny studie visar de hur biomaterialet signifikant minskade bakteriell vidhäftning, samtidigt som man behöll normalt immunsvar. De föreslår att det nya materialet visar löftet som ett sätt att väsentligt minska risken för implantatinfektion och sjukvårdskostnader.

Denna bild - från implanterade möss - visar hur en teflonyta belagd med SLIPS inte lockar infektiösa bakterier, röda blodkroppar, immunceller eller extracellulärt matrismaterial.

Bildkredit: Wyss Institute at Harvard University

Forskarna, inklusive ett team från Wyss Institute på Harvard University i Boston, MA, rapporterar sina resultat i tidningen biofilmer .

Biofilmer bildas när bakterier klibbar ytor och etablerar samhällen som hålls ihop av en slimig, limliknande substans gjord av sugära molekylära strängar som de utsöndrar för att bilda en extracellulär matris.

Biofilmer växer på alla typer av ytor, både naturliga och konstgjorda. I huvudsak, där fukt, näringsämnen och en yta finns ihop, kommer du troligtvis också att hitta biofilm.

Studien av biofilmer har ökat snabbt de senaste åren, eftersom vi har blivit mer medvetna om deras genomtränglighet och påverkan. Utrustningskador, produktförorening, energiförluster och medicinska infektioner orsakade av biofilmer kostar Förenta staterna miljarder dollar varje år.

I medicin är biofilmer en fara eftersom de kan bildas på levande ytor, såsom hjärta och lungvävnad, och på medicinska apparater och implantat. När de är etablerade orsakar de infektioner som är svåra att behandla. De bidrar också till ökningen av antibiotikaresistenta infektioner som ses på sjukhus.

SLIPS ytbeläggningar avstöter ämnesintervall

Den nya studien beskriver ett nytt biomaterial av teflonmaterial och vätskor av medicinskt slag. Det bygger på begreppet "hala flytande infunderade porösa ytor" eller SLIPS, som utvecklats av medarbetare Joanna Aizenberg, en professor i kemi och kemisk biologi i Harvard.

Prof. Aizenberg fick tanken på SLIPS att observera hur karnivorös krukväxter fångar insekter på de hala ytorna på sina löv - genom att använda sina porösa ytor för att immobilisera ett lager av flytande vatten.

Tanken med SLIPS har redan lett till ytbeläggningar som kan avvisa en rad ämnen som is, råolja och biologiska material.

Prof. Aizenberg säger att de tillämpar konceptet SLIPS för medicinska tillämpningar genom att finjustera de kemiska och fysiska egenskaperna hos medicinskt material och smittämnena.

SLIPS-applikationer i medicin omfattar redan beläggningar som avvisar bakterier och blod från små medicinska implantat och instrument. Nyligen har de också hjälpt till att hålla linserna i endoskop och bronkoskop fri från vätskor så kliniker kan se vad de gör.

SLIPS motsatte biofilmer och bevarat immunsvar

I den nya studien startade laget med laboratorietester för att hitta teflonmaterialet som bäst skulle fungera med ett urval smörjmedel för att göra en långvarig beläggning för att avvisa en vanlig stam av bakterier som infekterar medicinska implantat.

Ett annat viktigt krav var att materialet inte får störa det normala antibakteriella immunsvaret.

Det bästa resultatet var "expanderad polytetrafluoretylen" (ePTFE) - som används i implantat för ett brett spektrum av rekonstruktiv kirurgi inklusive prostetiska transplantat för kardiovaskulär rekonstruktion och nät för bråckreparation. De fann att materialet testades bra med smörjmedel med bevisade acceptabla säkerhetsprofiler.

I en annan uppsättning experiment jämförde forskarna resultatet av implanterade bråckmaskor med och utan SLIPS i levande gnagare. De mätta bakterie- och vävnadssvaren på implantaten efter att ha infekterat djuren Staphylococcus aureus , En vanlig bakterie som finns i biofilmer.

Forskarna fann att SLIPS-beläggningen utfördes mycket positivt. Implantat ePTFE-mesh belagt med SLIPS motverka infektion med bakterier och visade mycket mindre infiltration av immunceller och inflammation än implantat av obehandlat ePTFE-nät.

Här har vi utökat vår repertoar av materialklasser och tillämpat SLIPS-konceptet mycket övertygande till teflon av medicinsk kvalitet, vilket demonstrerar sin enorma potential i implanterade enheter som är utsatta för bakteriell nedsmutsning och infektion."

Prof. Joanna Aizenberg

Upptäck hur Manuka honung har potential att förhindra utvecklingen av bakteriella biofilmer.

Genetic Engineering Will Change Everything Forever – CRISPR (Video Medicinsk Och Professionell 2023).