Byg sikrere medicinsk udstyr med innovativ beskyttende nanopartikelbelægning

Hvert år, over en million mennesker udvikler sundhedserhvervede infektioner under deres hospitalsophold. Og omkring 100, 000 af dem dør af de komplikationer.

Men forskere ved University of Georgia er fast besluttet på at ændre det, og deres nye undersøgelse viser et lovende værktøj til at forhindre infektioner, før de sker.

Udgivet i ACS anvendte materialer og grænseflader , undersøgelsen undersøgte, hvordan en innovativ belægning, som UGA-forskere udviklede, kan forhindre væsker som vand og blod i at klæbe på overflader. Forskerne fandt også ud af, at den væskeafvisende belægning kan dræbe bakterier og stoppe dannelsen af ​​blodpropper på en genstands overflade.

Udfordringen med biofilm

Bakterievækst på medicinsk udstyr er ansvarlig for mange hospitalserhvervede infektioner. Men det er svært at bekæmpe, fordi bakterier vil klamre sig sammen på en genstands overflade, skabe en gelé-lignende belægning kaldet biofilm.

"Det er meget nemmere at dræbe bakterier i frit svævende tilstand, men når det først danner en biofilm, det er meget svært for antibiotika at trænge ind i biofilmen og dræbe bakterierne, " sagde Hitesh Handa, tilsvarende forfatter til undersøgelsen og lektor i UGAs Ingeniørhøjskole. "En del af biofilmen kan brække af og inficere andre steder i kroppen, og det bliver meget svært at behandle, når infektionen spreder sig."

Forskerne kombinerede zinkoxid- og kobbernanopartikler med en væskeafvisende belægning. For at teste, hvor effektiv deres belægning var mod væsker, de påførte belægningen på svampe.

"Svampe er så absorberende, Handa forklarede. "Hvis det ville forhindre en svamp i at absorbere væske, så vil det selvfølgelig også fungere meget godt på overflader af medicinsk udstyr."

Holdet forsøgte at påføre vand, mælk, kaffe, saft og blod til svampene, men væskerne gled lige af. Forskerne fandt også ud af, at de bakterier, de forsøgte at klæbe til svampene, Staphylococcus aureus, klistrede heller ikke på overfladerne. Derudover belægningen afviste størstedelen af ​​de partikler i blodet, der førte til koagulering.

Overvinde begrænsninger

Tidligere forskning har udviklet lignende superhydrofobe belægninger, men de havde alvorlige begrænsninger.

"Disse belægninger er typisk meget skrøbelige, " sagde Ekrem Ozkan, hovedforfatter af undersøgelsen og en postdoc-forsker ved UGA. "De kan nemt miste deres superhydrofobe egenskaber efter mindre skader - selv bare en finger rører ved genstanden."

Holdet satte denne nye belægning igennem flere strenge tests, udsætte svampe for alt fra at tørre fingrene hen over deres overflader til at bruge sandpapir på dem til at pille tape af dem. Trods misbruget, svampene bevarede deres superhydrofobe egenskaber.

På grund af dens holdbarhed, der er mange potentielle anvendelsesmuligheder for belægningen, lige fra bandager til IV'er og endotracheale rør. Forskerne undersøger også, hvordan de kan indføre en nitrogenoxidkomponent i belægningerne. Handas laboratorium fokuserer på teknologien, der bruger den kraftfulde gas, der findes naturligt i kroppen, til at holde blodet flydende og afværge infektion. Nitrogenoxid kan også forhindre bakterier i at formere sig på enhederne og forårsage sygdom.