Mikrogele lassen medizinische Implantate bekämpfen Bakterien: beschichtete Implantate in microgel Flecken könnte der Schlüssel zur Reduzierung von chirurgischen Infektionen

Gelenkersatz gehört zu den häufigsten elektiven Operationen-aber in rund einem von 100 Patienten leiden post-op Infektionen, drehen routine, in einen teuren und gefährlichen Tortur. Jetzt haben Forscher am Stevens Institute of Technology entwickelt haben, eine „self-defensive Oberfläche“ für diese Implantate, die release-gezielte Mikro-Dosen von Antibiotika, wenn Bakterien Ansatz, potenziell stark Verringerung der Infektionsraten.

Die Arbeit, geführt von Matthew Libera, professor of materials science Stevens, beschreibt eine Methode für die Beschichtung von implantatoberflächen mit einem Gitter von mikrogele: Flecken, jede 100-mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares, in der Lage zu absorbieren bestimmte Antibiotika. Die mikrogele‘ Verhalten wird reguliert durch elektrische Ladungen und die elektrische Aktivität von einem herannahenden Mikrobe verursacht Sie lecken Antibiotika, Verhinderung der Ausbreitung von Infektionen unter root.

Mikrogele verwendet werden könnte, um eine Breite Palette von medizinischen Geräten, einschließlich Herzklappen -, tissue-scaffolds und sogar chirurgische Nähte — und mit dem Markt für Hüft-Implantate allein prognostiziert, um zu erreichen $9,1 Milliarden bis zum Jahr 2024, die Technologie hat erhebliches wirtschaftliches potential. Die Armee der Vereinigten Staaten, die halfen, die Forschung finanzieren, ist auch daran interessiert, den Einsatz der Technologie im Bereich von Krankenhäusern, wo Infektionen, die derzeit auftreten, in einem Viertel der Bekämpfung von Verletzungen.

„Die potenziellen Auswirkungen für den Patienten und für das Gesundheitssystem ist enorm“, sagte Libera, der den Vorsitz des Stevens-Konferenz auf die Bakterien-Material-Wechselwirkungen. Stevens Doktoranden Jing Liang und biomedizintechnik professor Hongjun Wang arbeitete auf der Studie, die im Fachjournal Biomaterials.

Postoperative Infektionen sind schwer zu schlagen, weil, wie Mikroben besiedeln Oberflächen, Sie bilden Antibiotika-resistente Schichten, sogenannte Biofilme. Libera und sein team zu stören, wird dieser Zyklus durch das töten von Mikroben, bevor Sie Fuß fassen kann. „Es dauert nur ein Bakterium, eine Infektion verursachen,“ sagte Libera. „Aber wenn wir verhindern können, dass die Infektion bis die Heilung abgeschlossen ist, dann wird der Körper übernehmen kann.“

Im Gegensatz zu herkömmlichen Behandlungen, die Flut der ganze Körper mit Antibiotika, das Stevens-team-Ansatz ist sehr gezielte, die Freigabe kleine Mengen von Antibiotika zu töten, die einzelnen Bakterien. Das reduziert die punktuelle Belastungen, die Anlass zu Antibiotika-resistenten „superbugs“ – eine große Verbesserung über die beiden systemische Behandlungen und lokale Ansätze, wie mischen von Antibiotika in Knochenzement, die Freigabe Größenordnungen weniger Antibiotika in den Patienten-system.

Andere self-defensive Oberflächen, die derzeit in der Entwicklung verlassen sich auf Mikroben, die‘ metabolische Nebenprodukte, um zu auslösen, die Freisetzung von Antibiotika-eine weniger zuverlässige Vorgehensweise als die Libera – Methode, die töten können auch ruhende Bakterien. Das team der mikrogele sind auch außerordentlich widerstandsfähig, überleben-ethanol-Sterilisation und stabil für Wochen zu einer Zeit. Mikrogele auch angemessen zu reagieren, die auf menschliches Gewebe, unter Beibehaltung Ihrer Antibiotika-Belastung, bis es gebraucht wird und die Förderung der gesunden Knochen-Wachstum um behandelte Oberflächen.

Bewerben mikrogele zu einem medizinischen Gerät, beispielsweise ein Kniegelenk, Chirurgen konnten tunken Sie das Gerät in einem speziell präparierten Badewanne für ein paar Sekunden; einem kurzen Bad in ein zweites Bad wäre dann kostenlos die mikrogele mit Antibiotika. In der Theorie, Chirurgen bereiten könnte-Geräte auf Nachfrage, unmittelbar vor der Implantation, Verwendung von Antibiotika, die an die Bedürfnisse des Patienten bestimmte Risikofaktoren.

So weit der Ansatz wurde in vitro getestet, und das team arbeitet immer noch, um die Feinabstimmung der mikrogele und es Ihnen ermöglichen, ein breiteres Spektrum von Antibiotika. Die Sicherung die Zulassung der amerikanischen Food and Drug Administration wird schwierig sein, angesichts der innovativen Natur der Technik, aber Libera ‚ s team arbeitet mit Partnern aus der Industrie planen weitere Demonstrationen.