Ny teknologi kan udrydde bakterier i vedvarende sår

(PhysOrg.com) - Ved hjælp af en avanceret form for et gummistempel, forskere har udviklet en måde at klæbe en ultratynd antibakteriel belægning på et sår.

Den aktive ingrediens, sølv, "har været brugt til at forebygge og behandle infektioner i årevis, "siger første forfatter Ankit Agarwal, en postdoktor i kemisk og biologisk teknik ved University of Wisconsin-Madison. "Men sølv kan også dræbe hudceller, og derfor er vi nødt til at udvikle materialer, der leverer antibakterielle, men ikke -toksiske niveauer af sølv til sår. "

I en undersøgelse, der netop er offentliggjort i tidsskriftet Avancerede funktionelle materialer , Agarwal, professor i kemisk og biologisk teknik Nicholas Abbott, og kolleger beskrev en proces til at skabe en gennemsigtig ultratynd polymerbelægning, der bærer præcise mængder ekstremt fine sølv-nanopartikler.

Belægningen, bare et par molekyler tykke, blev samlet på et fleksibelt stykke gummi og derefter gummistemplet på et stykke kadaverhud, der simulerede et sår i forsøget.

For at teste aktiviteten mod bakterier, forskerne behandlede hudprøver med to bakterier, der normalt inficerer sår. Brug af en sølvdosis, der ikke havde skadet hudceller i tidligere tests, bakterierne var uopdagelige inden for 12 timer, Siger Agarwal.

Vedvarende sår er en væsentlig årsag til smerter, udgifter og handicap. Cirka to millioner mennesker i USA søger hospitalsbehandling for forbrændinger hvert år, og yderligere seks millioner mennesker har kroniske sår af andre årsager.

"Kroniske sår er en stor national byrde, "siger Michael Schurr, en samarbejdspartner på undersøgelsen, der er professor i kirurgi ved UW-Madison. "Hvis du ser på den kommende diabetesepidemi, fodsår er meget almindelige ved diabetes, og de fører ofte til amputation. På trods af alle fremskridt inden for kirurgi og medicin, sårplejen, vi leverer nu, er stort set den samme, som vi tilbød for 20 eller 50 år siden. "

Kontaktudskrivning med frimærker bruges i vid udstrækning i industrien til at påføre præcise belægninger på metal og glas, Agarwal siger, men forskerne måtte opfinde en metode til at overføre polymerlaget til en blødere hud. "Vi fandt, seriøst, at hvis vi introducerer bestemte mikrometerstore perler i filmene, det forbedrer i høj grad overførslen af ​​film til bløde materialer, "siger Agarwal.

Teknologien, udviklet i samarbejde med Charles Czuprynski fra UW-Madison og Christopher Murphy, der nu er på University of California, giver mange fordele, siger Agarwal. Først, det placerer sølv nanopartikler direkte i såret, tillader doser af ikke -toksisk sølv (op til 100 gange lavere end hvad der bruges i kommercielle sølvdressinger) til at have antibakteriel aktivitet. Sekund, kemiingeniører bør være i stand til at lave en version med forlænget frigivelse for at reducere behovet for gentagne applikationer og smertefulde forbindingsændringer.

Desuden, mens bakterier effektivt kan udvikle resistens over for antibiotika, de udvikler stort set aldrig modstand mod sølv. "Sølvet virker ved at beskadige bakteriecellemembraner og forstyrre mikrobernes metaboliske funktioner, "siger Agarwal. Sølv kan også dræbe svampe og gær og inaktivere vira.

Filmene, der indeholder sølvnanopartikler, består af hundredvis af individuelle lag og tager flere timer at forberede på en robotmaskine på campus. Men ingen af ​​denne kemi skal udføres i nærheden af ​​patienten, Agarwal siger, og selve stemplingsprocessen tager kun 30 sekunder. I laboratoriet, frimærkerne er imponeret på kadaverhud ved hjælp af en håndholdt rulle, som kunstnerne bruger til at lave træsnit.

Foreløbige undersøgelser har vist, at filmene og stemplingsprocessen ikke forringer helingen af ​​sår hos diabetiske mus, Siger Agarwal. Yderligere undersøgelser, instrueret af Jonathan McAnulty fra UW-Madison School of Veterinary Medicine, undersøger den antibakterielle virkning af sølv-nanopartikelfilm i inficerede sår hos mus og svin.

Processen kunne bruges mere generelt, siger Abbott. "Denne metode kan anvendes på en række bløde materialer og kan inkorporere en række forskellige molekyler på vævsoverfladen, der kan påvirke grundlæggende celleadfærd, der er involveret i helbredelse."

Hvis og når teknologien består sine dyreforsøg, det bliver tid til at forberede menneskelige forsøg. "Vi har et tværfagligt team af veterinærforskere, kemikere, kirurger, kemiske ingeniører og materialeforskere, der har erfaring med at tage medicinsk udstyr gennem Food and Drug Administration, "Siger Agarwal." Behovet er stort, men det kan tage endnu et par år, før behandlingen er tilgængelig for patienterne. "