Medizinische implantate, die mit "rutschigen oberflächen" beschichtet sind, stoßen infektiöse biofilme ab


Medizinische implantate, die mit

Forscher haben ein neues Biomaterial entwickelt, das eine "rutschige Oberfläche" schafft und infektiöse bakterielle Biofilme auf implantierten medizinischen Geräten anhält. In einer neuen Studie zeigen sie, wie das Biomaterial die Bakterienadhäsion deutlich reduziert und gleichzeitig die normale Immunantwort bewahrt hat. Sie schlagen vor, dass das neue Material Versprechen zeigt, um das Risiko der Implantatinfektion und der Kosten des Gesundheitswesens wesentlich zu senken.

Dieses Bild - von implantierten Mäusen - zeigt, wie eine mit SLIPS beschichtete Teflonoberfläche keine infektiösen Bakterien, roten Blutkörperchen, Immunzellen oder extrazellulärem Matrixmaterial anzieht.

Bildkredit: Wyss Institut an der Harvard Universität

Die Forscher, darunter ein Team aus dem Wyss Institute an der Harvard University in Boston, MA, berichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Biofilme .

Biofilme bilden sich, wenn Bakterien an Oberflächen kleben und Gemeinschaften, die durch eine schleimige, klebstoffartige Substanz zusammengehalten werden, die aus zuckerhaltigen molekularen Strängen besteht, die sie ausscheiden, um eine extrazelluläre Matrix zu bilden.

Biofilme wachsen auf allen Arten von Oberflächen, sowohl natürliche als auch von Menschen gemacht. Im Wesentlichen, wo immer Feuchtigkeit, Nährstoffe und eine Oberfläche zusammen gefunden werden, werden Sie wahrscheinlich auch Biofilm finden.

Das Studium der Biofilme ist in den letzten Jahren rasch gestiegen, da wir uns ihrer Pervasivität und Wirkung bewusst geworden sind. Die Geräte-Schäden, Produkt-Kontamination, Energieverluste und medizinische Infektionen durch Biofilme verursacht die Vereinigten Staaten Milliarden von Dollar jedes Jahr.

In der Medizin sind Biofilme eine Gefahr, weil sie sich auf lebenden Oberflächen wie Herz- und Lungengewebe und auf Medizinprodukten und Implantaten bilden können. Einmal hergestellt, verursachen sie Infektionen, die schwer zu behandeln sind. Sie tragen auch zum Anstieg der Antibiotika-resistenten Infektionen bei Krankenhäusern bei.

SLIPS-Oberflächenbeschichtungen stoßen die Stoffe ab

Die neue Studie beschreibt ein neuartiges Biomaterial aus medizinischen Teflon-Materialien und Flüssigkeiten. Es basiert auf dem Konzept der "rutschigen flüssig-infundierten porösen Oberflächen" oder SLIPS, entwickelt von Co-Senior-Autor Joanna Aizenberg, ein Harvard-Professor für Chemie und Chemische Biologie.

Prof. Aizenberg bekam die Idee für SLIPS, zu beobachten, wie die fleischfressende Krugpflanze Insekten auf den rutschigen Oberflächen auf ihren Blättern fängt - indem sie ihre porösen Oberflächen verwenden, um eine Schicht aus flüssigem Wasser zu immobilisieren.

Die Idee von SLIPS hat bereits zu Oberflächenbeschichtungen geführt, die eine Reihe von Stoffen wie Eis, Rohöl und biologischen Materialien abstoßen können.

Prof. Aizenberg sagt, dass sie das Konzept von SLIPS auf medizinische Anwendungen anwenden, indem sie die chemischen und physikalischen Eigenschaften von medizinischen Materialien und den infundierten Schmierstoffen fein abgestimmt haben.

SLIPS-Anwendungen in der Medizin beinhalten bereits Beschichtungen, die Bakterien und Blut von kleinen medizinischen Implantaten und Instrumenten abstoßen. In jüngster Zeit haben sie auch dazu beigetragen, die Linsen von Endoskopen und Bronchoskope frei von Flüssigkeiten zu halten, damit die Kliniker sehen können, was sie tun.

SLIPS widerstanden Biofilmen und konservierten Immunantwort

In der neuen Studie begann das Team mit Labortests, um das Teflon-Material zu finden, das am besten mit einer Auswahl an Schmierstoffen arbeiten würde, um eine langanhaltende Beschichtung zu machen, um einen gemeinsamen Bakterienstammel zu stoßen, der medizinische Implantate infiziert.

Eine weitere wichtige Voraussetzung war, dass das Material die normale antibakterielle Immunantwort nicht stören darf.

Das bestmögliche Material war "expandiertes Polytetrafluorethylen" (ePTFE) - das in Implantaten für eine breite Palette rekonstruktiver Chirurgie eingesetzt wird, einschließlich prothetischer Transplantate für die kardiovaskuläre Rekonstruktion und Mesh für die Hernienreparatur. Sie fanden das Material gut mit Schmierstoffen mit bewährten, akzeptablen Sicherheitsprofilen.

In einer weiteren Reihe von Experimenten verglichen die Forscher die Leistung von implantierten Hernienmaschen mit und ohne SLIPS in lebenden Nagetieren. Sie messen die Bakterien- und Gewebereaktionen auf die Implantate nach der Infektion der Tiere mit Staphylococcus aureus , Ein gemeinsames Bakterium in Biofilmen gefunden.

Die Forscher fanden die SLIPS-Beschichtung sehr günstig. Implantiertes ePTFE-Mesh, das mit SLIPS beschichtet ist, widerstand einer Infektion durch Bakterien und zeigte viel weniger Infiltration durch Immunzellen und Entzündungen als Implantate aus nicht beschichtetem ePTFE-Mesh.

Hier haben wir unser Repertoire an Materialklassen erweitert und das SLIPS-Konzept sehr überzeugend auf medizinisches Teflon angewendet und zeigt sein enormes Potenzial in implantierten Geräten, die anfällig für bakterielle Verschmutzung und Infektion sind."

Prof. Joanna Aizenberg

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