Forskere skaber 3-D-printede dele, der kan dræbe bakterier

Forskere fra University of Sheffield har, for første gang, fremstillede 3-D printede dele, der viser resistens over for almindelige bakterier. Dette kunne stoppe spredningen af ​​infektioner som MRSA på hospitaler og plejehjem, redde udsatte patienters liv.

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag (21. januar 2020) i Videnskabelige rapporter af et tværfagligt team af forskere fra Universitetets Institut for Maskinteknik og Institut for Klinisk Tandlægevidenskab. Forskningen kombinerede 3-D-print med en sølvbaseret antibakteriel forbindelse for at fremstille delene.

Resultater fra forskningen har vist, at den antibakterielle forbindelse med succes kan inkorporeres i eksisterende 3-D-printmaterialer uden nogen negativ indflydelse på bearbejdelighed eller delstyrke, og det under de rigtige forhold, de resulterende dele viser antibakterielle egenskaber uden at være giftige for menneskelige celler. Der arbejdes videre med at undersøge det fulde omfang af denne kapacitet.

Resultaterne giver mulighed for anvendelser på en lang række områder, herunder medicinsk udstyr, generelle dele til hospitaler, der er udsat for høje niveauer af menneskelig kontakt, dørhåndtag eller børnelegetøj, orale sundhedsprodukter (proteser) og forbrugerprodukter, såsom mobiltelefonetuier. Der er planlagt yderligere projekter inden for hvert af disse områder, med et mål om at arbejde med ledere i industrien og potentialet til at bringe nogle af disse produkter på markedet.

Dr. Candice Majewski, ledende akademiker på projektet, der arbejder i Center for Advanced Additive Manufacturing i Department of Mechanical Engineering ved University of Sheffield, sagde:"Håndtere spredningen af ​​skadelige bakterier, infektion og den stigende resistens over for antibiotika er en global bekymring. Introduktion af antibakteriel beskyttelse til produkter og enheder ved fremstillingen kan være et vigtigt redskab i denne kamp.

"De fleste nuværende 3-D-printede produkter har ikke yderligere funktionalitet. Tilføjelse af antibakterielle egenskaber på fremstillingsstadiet vil give en trinvis ændring i vores udnyttelse af processernes muligheder."

Produkter såsom medicinsk udstyr er ofte allerede belagt med en antibakteriel forbindelse og er underlagt strenge og strenge rengørings- eller steriliseringsprocedurer. Imidlertid, mens dette giver et vist niveau af beskyttelse, de har deres begrænsninger, såsom menneskelige fejl ved rengøring eller beskadigelse af belægningen.

Der blev udført strenge test- og billeddannelsesteknikker for at fastslå effekten af ​​det antibakterielle tilsætningsstof - ved at se på effekten på kvaliteten af ​​den sidste del, dens mekaniske egenskaber og om den overlevede fremstillingsprocessen.

Dele med og uden det antibakterielle tilsætningsstof blev nedsænket i forskellige bakterielle opløsninger for at teste, hvor mange bakterier der var tilbage efter 24 timer. Dele indeholdende det antibakterielle tilsætningsstof var effektive mod eksempler på de to hovedgrupper af bakterier, Gram-positive (Staphylococcus aureus) og Gram-negative (Pseudomonas aeruginosa), som begge kan forårsage mange forskellige typer infektion.

En yderligere effekt blev identificeret ved at reducere antallet af bakterier, der sidder fast på delens overflader. Bakterier, der sidder fast på overflader, danner 'biofilm', som ofte er svære at fjerne; i dette tilfælde blev der observeret en anti-biofilm effekt, på grund af at bakterier dør, før de kunne sætte sig fast i delene. Dele fungerede mindre godt i væske, der indeholdt masser af næringsstoffer - disse viste sig at forstyrre sølvet, før det kunne gøre sit arbejde. Dette vil hjælpe folk med at beslutte, hvilke miljøer de skal bruge denne teknologi i. Endelig, dele blev også testet med humane celler (rutinemæssigt dyrket i laboratoriet) og viste sig ikke at have nogen toksicitet.

Dr. Bob Turner fra universitetets afdeling for datalogi, tilføjet:"Vores interaktioner med mikrober er komplekse og modstridende - de er afgørende for vores overlevelse, og de kan slå os ihjel. Teknologi som denne vil være nøglen til informeret og bæredygtig forvaltning af dette afgørende forhold til naturen."

Denne forskning involverede samarbejde med mikrobiolog Dr. Joey Shepherd fra University's School of Clinical Dentistry, der sagde:"At inkorporere antibakteriel aktivitet i 3-D-printede dele er en spændende ny retning, der kun er muliggjort ved at arbejde som en del af et fantastisk team med komplementære færdigheder og erfaring."

Studiet, "Brug af sølvbaserede additiver til udvikling af antibakteriel funktionalitet i lasersintret polyamid 12 dele, " er offentliggjort i Videnskabelige rapporter .