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聚氨酯涂层用于抗菌导管,有助于预防感染

日期: 2019-06-24 16:17 点击:

聚氨酯涂层用于抗菌导管,有助于预防感染

布朗大学的研究人员开发了一种新型的血管内导管抗菌涂层,有一天它可以帮助预防导管相关的血流感染,这是最常见的医院感染类型。 
  布朗大学工程助理教授、一篇描述这项工作的新论文的作者Anita Shukla说:“这类感染是医院、医疗保健提供者和大多数患者的主要负担。”我们想开发一种既能杀死浮游(自由漂浮)细菌又能防止细菌在表面定植的涂层。我们收集的初步数据表明,我们有一些非常有希望的东西。”
  在这篇论文中,研究人员表明,聚氨酯涂层可以很容易地应用于各种医学相关的表面,并逐渐释放出一种叫做金诺芬的药物,在实验室测试中可以杀死近一个月的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)细菌。试验还表明,该涂层可防止MRSA生物膜的形成,对抗菌处理尤其有效。
  该研究发表于“细胞与感染微生物学前沿”, Shukla在布朗工程学院的实验室与布朗沃伦阿尔珀特医学院传染病科Eleftherios Mylonakis和Beth Fuchs实验室的合作。
  “这是医学和工程之间完美的合作,” Shukla谈到合作伙伴关系时说。他们(Mylonakis和Fuchs)向我们提出了他们在诊所中常见的问题类型。作为一个专注于开发新的药物输送生物材料的工程实验室,我们可以为他们给我们带来的问题寻求工程解决方案。”
  这件事的问题很突出。仅在美国,每年就有超过1.5亿人植入血管内导管,每年有25万人感染由植入物引起的感染。这些感染在高达25%的病例中是致命的,即使成功治疗,延长住院时间也能增加数百万美元。
  研究人员说,以前解决这个问题的方法取得了有限的成功。其他抗菌涂料最多两周后往往会失效,通常是因为它们释放药物的速度太快。其他涂层也倾向于使用传统抗生素,这引起了人们对长期使用抗生素耐药性的担忧。
  对于他们的新涂层,Shukla和同事们使用了金诺芬。这种药物最初是由美国食品和药物管理局开发和批准用于治疗关节炎的,但Mylonakis、Fuchs和其他人的研究表明,这种药物在杀死耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和其他危险微生物方面也非常有效。此外,它的工作方式使细菌很难形成一种天然的抵抗力。金诺芬以前从未被应用到涂层技术中。
  为了制作涂层,研究人员将聚氨酯和金诺芬溶解在溶液中,然后将溶液放置在导管上。然后蒸发掉溶剂,留下一层可拉伸但耐用的聚合物涂层。机械测试表明,该涂层可以拉伸到500%而不会断裂。
  为了测试涂层的有效性,研究人员将涂层导管放置在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌生长的溶液和琼脂平板上。实验表明,该涂层能够抑制MRSA的生长达26天,这取决于涂层中所用的金诺芬的初始浓度。研究人员还利用生物发光成像技术寻找生物膜形成的迹象。这些实验表明,该涂料可以防止任何生物膜的痕迹。为了进行比较,研究人员还测试了一种装有更传统的抗生素的导管,这种抗生素对自由漂浮的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌非常有效,但事实证明它不能防止生物膜的形成。
  Shukla表示:“生物膜具有有效的规避抗生素的方法,与浮游细菌相比,细菌生物膜的形成使药物治疗难度高出了数千倍。事实上,这些涂层能够首先防止生物膜的形成,这一点非常重要。”
  Shukla说,实验室的毒性初步测试表明,涂层对人体血液或肝细胞没有不良影响,但在涂层准备用于患者之前,还需要进行更多的测试。这两种涂层的成分都已被FDA批准用于其他用途,这一事实应加速体内试验的批准过程。