Bakterielle biofilm, forsvind

Efter nogle skøn, bakteriestammer, der er resistente over for antibiotika - såkaldte superbugs - vil forårsage flere dødsfald end kræft i 2050.

Colorado State University biomedicinske og kemiske forskere bruger kreative taktikker til at undergrave disse superbugs og deres invasionsmekanismer. I særdeleshed, de udtænker nye måder at forhindre skadelige bakterier i at danne klæbrige matricer kaldet biofilm - og gøre det uden antibiotika.

Forskere fra laboratoriet i Melissa Reynolds, lektor i kemi og School of Biomedical Engineering, har skabt et nyt materiale, der hæmmer dannelsen af ​​biofilm af den virulente superbug Pseudomonas aeruginosa . Deres materiale, beskrevet i Avancerede funktionelle materialer , kunne danne grundlag for en ny slags antibakteriel overflade, der forhindrer infektioner og reducerer vores afhængighed af antibiotika.

Bella Neufeld, den første forfatter og kandidatstuderende, der ledede forskningen, forklarede, at hendes passion for at finde nye måder at bekæmpe superbugs er motiveret af, hvor adaptive og uigennemtrængelige de er, især når de får lov til at danne biofilm.

"Biofilm er grim, når de først dannes, og utrolig svært at slippe af med, "Sagde Neufeld.

Mange mennesker forestiller sig bakterier og andre mikroorganismer i deres venligere, frit svævende tilstand - som plankton svømning i en petriskål i gymnasiet. Men når bakterier kan fæstne sig til en overflade og danne en biofilm, de bliver stærkere og mere modstandsdygtige over for normale lægemidler.

I et klassisk eksempel, patienter med cystisk fibrose syg af horder af P. aeruginosa bakterier, der danner en klæbrig film på endotelcellerne i patienternes lunger. Når disse bakterier sætter sig fast, stoffer vil ikke dræbe dem.

Eller, et sår kan blive inficeret med en bakteriel biofilm, gør det vanskeligere for det sår at helbrede.

Reynolds forskningsgruppe fremstiller biokompatible enheder og materialer, der modstår infektion og ikke vil blive afvist af kroppen. I dette seneste værk, de har designet et materiale med iboende egenskaber, der forhindrer en bakteriefilm i at danne sig i første omgang.

I laboratoriet, de viste en 85 procent reduktion i P. aeruginosa vedhæftning af biofilm. De gennemførte omfattende undersøgelser, der viste deres films genanvendelighed. Dette indikerede, at dets antibakterielle egenskaber er drevet af noget iboende i materialet, så dens effektivitet ville ikke falme i kliniske omgivelser.

De brugte et materiale, de har arbejdet med før til andre antimikrobielle applikationer, en kobberbaseret metal-organisk ramme, der er stabil i vand. De indlejrede kobbermetal-organiske rammer i en matrix af kitosan, et materiale afledt af polysaccharid -kitinet, som udgør insektvinger og rejeskaller. Chitosan er allerede meget udbredt som sårforbinding og hæmostatisk middel.

Neufeld siger, at det nye biomateriale kunne danne nye veje til antibakterielle overflader. For eksempel, materialet kunne bruges til en sårforbinding, der, i stedet for gaze, ville være lavet af chitosan -matrixen.

Forskningen kombinerede ekspertise inden for materialesyntese og biologisk testning. Medforfattere med Neufeld og Reynolds var CSU-kandidatstuderende Megan Neufeld (ingen relation) og Alec Lutzke; og Lawrence University bachelorstuderende Sarah Schweickart.