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新材料让医疗器械不粘细菌

来源:中国科学报 日期:2012年11月29日 13:52

        英国科学家日前发现了一种新型抗菌聚合物,研究人员相信,这种新型抗菌材料可以大幅降低医源性感染和由此产生的医疗设备故障。
        与医疗设备相关的感染可以导致系统性感染或设备故障,仅在英国每年导致的医疗保障体系耗资便将近10亿英镑。
        这种能够对包括尿路和静脉导管在内的很多常用设备造成影响的细菌可以形成被称为生物膜的菌落。这种大量集聚的生物膜形式可以保护细胞不受人体自身免疫系统和抗生素的影响。
        诺丁汉大学药学与分子医学科学院的专家发现,将新材料涂在医疗器械表面可以阻止细菌附着并防止生物膜的形成。
        这项研究由药学院教授Morgan Alexander和Martyn Davies以及分子医学科学院教授Paul Williams共同领导完成。
        这一历时4年的研究项目由全球健康慈善基金会维康基金(Wellcome Trust)资助,研究成果日前发表在《自然—生物技术》杂志上。
        研究人员相信,新材料必须使用新技术才能被发现。他们认为确实存在更好的新型抗菌材料,但这意味着需要对数千种化学物质进行筛选并测试它们对细菌的反应。这是一项挑战,其难度超越了传统材料的研发和当前科学家对微生物与器械表面互动机理的理解。
        这一发现得到了来自美国麻省理工学院(MIT)科学家的协助。他们首创了让数以千计的独特聚合物同时进行筛选的方法。
        Alexander指出:“这是一个重要的科学突破。我们发现了一系列结构相关的新材料,可以大大减少致病细菌(绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌)的附着。”
        “但当前对细菌与表面相互作用的理解还不足以实现这个新发现。而在麻省理工学院帮助下研发的新技术意味着成百上千种材料可以同时被筛选,以揭示其结构与性质之间的关系。”Alexander表示。
        他补充说:“在使用这种高通量材料研发方法对总共数千种材料进行研究之后,我们终于发现了这种新型抗菌材料。而这是使用常规技术无法做到的。”
        新材料通过尽可能在早期(当细菌首次有可能附着的时候)防止生物膜的形成,以达到抗感染的目的。
        在实验室中,研究人员有效抵御了细菌在小鼠植入感染模型上的附着。与市面上销售的含银导管相比,细菌量减少了96.7%。通过防止细菌附着,人体自身免疫系统可以在它们形成生物膜之前杀死它们。
        维康基金技术转让部主任Ted Bianco说:“感染由附着在植入物表面的微生物膜引起,传统抗生素通常对此无能为力。”
        “这对病人护理是非常大的挑战,对于植入了像介入性导管、心脏瓣膜、人工关节等医疗器械的病人来说尤为如此。这些新聚合物的发现是一个很好的例子,它说明了如何运用材料科学的进步,帮助人们大力改善关键医疗元件的性能。就像材料科学带给我们不粘锅一样,我们也期待着‘不粘’细菌医疗器械诞生的那一天。”
        细菌附着并进一步形成生物膜是医疗设备性能的关键挑战。虽然这一研究尚处于早期阶段,但是初步结果显示前景十分光明。
       研究人员表示,下一阶段的研究将是对涂层的生产进行开发,确保新材料经得起临床评估。发明者也在与医疗器材公司进行早期阶段的洽谈。

(来源:中国科学报)

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