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聚氨酯涂層用于抗菌導管,有助于預防感染

日期: 2019-06-24 16:17 點擊: 次

聚氨酯涂層用于抗菌導管,有助于預防感染

布朗大學的研究人員開發了一種新型的血管內導管抗菌涂層,有一天它可以幫助預防導管相關的血流感染,這是最常見的醫院感染類型。 
  布朗大學工程助理教授、一篇描述這項工作的新論文的作者Anita Shukla說︰“這類感染是醫院、醫療保健提供者和大多數患者的主要負擔。”我們想開發一種既能殺死浮游(自由漂浮)細菌又能防止細菌在表面定植的涂層。我們收集的初步數據表明,我們有一些非常有希望的東西。”
  在這篇論文中,研究人員表明,聚氨酯涂層可以很容易地應用于各種醫學相關的表面,並逐漸釋放出一種叫做金諾芬的藥物,在實驗室測試中可以殺死近一個月的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)細菌。試驗還表明,該涂層可防止MRSA生物膜的形成,對抗菌處理尤其有效。
  該研究發表于“細胞與感染微生物學前沿”, Shukla在布朗工程學院的實驗室與布朗沃倫阿爾珀特醫學院傳染病科Eleftherios Mylonakis和Beth Fuchs實驗室的合作。
  “這是醫學和工程之間完美的合作,” Shukla談到合作伙伴關系時說。他們(Mylonakis和Fuchs)向我們提出了他們在診所中常見的問題類型。作為一個專注于開發新的藥物輸送生物材料的工程實驗室,我們可以為他們給我們帶來的問題尋求工程解決方案。”
  這件事的問題很突出。僅在美國,每年就有超過1.5億人植入血管內導管,每年有25萬人感染由植入物引起的感染。這些感染在高達25%的病例中是致命的,即使成功治療,延長住院時間也能增加數百萬美元。
  研究人員說,以前解決這個問題的方法取得了有限的成功。其他抗菌涂料最多兩周後往往會失效,通常是因為它們釋放藥物的速度太快。其他涂層也傾向于使用傳統抗生素,這引起了人們對長期使用抗生素耐藥性的擔憂。
  對于他們的新涂層,Shukla和同事們使用了金諾芬。這種藥物最初是由美國食品和藥物管理局開發和批準用于治療關節炎的,但Mylonakis、Fuchs和其他人的研究表明,這種藥物在殺死耐甲氧西林金黃色葡萄球菌和其他危險微生物方面也非常有效。此外,它的工作方式使細菌很難形成一種天然的抵抗力。金諾芬以前從未被應用到涂層技術中。
  為了制作涂層,研究人員將聚氨酯和金諾芬溶解在溶液中,然後將溶液放置在導管上。然後蒸發掉溶劑,留下一層可拉伸但耐用的聚合物涂層。機械測試表明,該涂層可以拉伸到500%而不會斷裂。
  為了測試涂層的有效性,研究人員將涂層導管放置在耐甲氧西林金黃色葡萄球菌生長的溶液和瓊脂平板上。實驗表明,該涂層能夠抑制MRSA的生長達26天,這取決于涂層中所用的金諾芬的初始濃度。研究人員還利用生物發光成像技術尋找生物膜形成的跡象。這些實驗表明,該涂料可以防止任何生物膜的痕跡。為了進行比較,研究人員還測試了一種裝有更傳統的抗生素的導管,這種抗生素對自由漂浮的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌非常有效,但事實證明它不能防止生物膜的形成。
  Shukla表示︰“生物膜具有有效的規避抗生素的方法,與浮游細菌相比,細菌生物膜的形成使藥物治療難度高出了數千倍。事實上,這些涂層能夠首先防止生物膜的形成,這一點非常重要。”
  Shukla說,實驗室的毒性初步測試表明,涂層對人體血液或肝細胞沒有不良影響,但在涂層準備用于患者之前,還需要進行更多的測試。這兩種涂層的成分都已被FDA批準用于其他用途,這一事實應加速體內試驗的批準過程。