Æteriske olier til at bekæmpe bakterielle infektioner

James Cook University videnskabsmænd har opdaget en teknik til at anvende naturlige planteekstrakter såsom Tea Tree Oil som belægning til medicinsk udstyr, en proces, der kunne forhindre millioner af infektioner hvert år.

Professor Mohan Jacob, Leder af elektro- og elektronikteknik hos JCU, leder et team, der undersøger problemet. Han sagde, at et stigende antal uplanlagte operationer bliver udført for at bekæmpe infektioner - hovedsagelig forårsaget af bakteriel aktivitet på medicinsk udstyr og en efterfølgende 'biofilm', der dannes på dem.

"Bare i USA, omkring 17 millioner nye biofilm-relaterede infektioner rapporteres årligt, fører til cirka 550, 000 dræbte hvert år. Det antages, at 80 % af verdensomspændende operationsrelaterede infektioner kan relateres til biofilmdannelse, " han sagde.

Professor Jacob sagde, at holdet konverterede plantebaserede produkter - kendt som Plant Secondary Metabolites (PSM'er) - til polymerbelægninger til medicinsk udstyr, inklusive implantater.

"De er afledt af sådanne ting som æteriske olier og urteekstrakter, og de har relativt kraftige bredspektrede antibakterielle aktiviteter. PSM'er er en billig vedvarende ressource tilgængelig i kommercielle mængder, med begrænset toksicitet, og potentielt, andre mekanismer til at bekæmpe bakterier end syntetiske antibiotika."

Professor Jacob sagde, at gruppens forskning tacklede det vedvarende problem med, hvordan man konverterer planteekstrakterne fra en flydende til en fast tilstand som en belægning til medicinsk udstyr, uden væsentligt tab af effektivitet.

Dr. Katia Bazaka er adjungeret seniorforsker og teammedlem. "Vi brugte plasma-forstærkede teknikker i en reaktor, der indeholdt de æteriske oliedampe. Når dampene udsættes for en glødeudledning, de transformeres og sætter sig på overfladen af ​​et implantat som en solid biologisk aktiv belægning. Disse har vist gode antibakterielle egenskaber, " hun sagde.

"Den største fordel ved denne tilgang er, at vi ikke bruger andre kemikalier, såsom opløsningsmidler, under fremstillingsprocessen. Som sådan, der er ingen fare for, at potentielt skadelige kemikalier tilbageholdes i belægningen, eller at de beskadiger overfladen af ​​det materiale, som belægningen påføres. Det gør også fremstillingsprocessen mere miljøvenlig, " sagde Dr. Bazaka.

Professor Jacob sagde, at JCU-gruppen i øjeblikket er de globale pionerer inden for udvikling af plante-afledte polymer tynde film - udgiver over 70 forskningsartikler og seks Ph.D. afhandlinger på området.

Professor Ian Atkinson, Direktør for JCU's eResearch enhed og en samarbejdspartner på projektet, sagde, at arbejdet for nylig var blevet udvidet til at målrette marine organismer, for at forhindre vækst af biofilm på akvatiske sensorer og deres efterfølgende svigt.

"En anden attraktiv egenskab ved disse belægninger er deres optiske gennemsigtighed, hvilket kan være ret vigtigt, hvis du bruger dem til at overtrække kontaktlinser, eller optiske vinduer i akvatiske sensorer, " han sagde.

Professor Jacob og hans ph.d. studerende samarbejder nu med Dr. Peter Mulvey og lektor Jeff Warner ved det JCU-baserede Australian Institute of Tropical Health and Medicine for at studere aktiviteten af ​​forskellige typer bakterier på de plantebaserede belægninger.

Baggrund

Selvom syntetiske antibiotika har været det bedste våben til at udrydde mikrobielle infektioner siden ankomsten af ​​penicillin, overforbruget af disse medikamenter gør dem gradvist ineffektive. Forskere mener, at hvis der ikke snart udvikles nye strategier, medicinske behandlinger kunne trække sig tilbage til den æra, hvor lette skader og almindelige infektioner udvikler sig til alvorlige medicinske problemer.

De fleste planter producerer organiske molekyler som antimikrobielle midler til at bekæmpe skadelige mikroorganismer. I de sidste par årtier, fremskridt i syntesen af ​​materialer i nanoskala, især plasma-assisteret fremstilling, har givet midlerne til at bevare de antimikrobielle aktiviteter af plantesekundære metabolitter i bioaktive belægninger.

Selvom JCU-teamet undersøgte mange naturlige forstadier, deres hovedfokus var på den australsk baserede æteriske olie, Tea Tree Oil (Melaleuca alternifolia) og dens komponenter. Som en del af en ph.d. projekt, Dr. Katia Bazaka udviklede antibakterielle belægninger fra terpen-4-ol, som er en vigtig bestanddel af Tea Tree Oil.