光电纳米技术可以防止伤口感染     DATE: 2019-06-03 04:57

  大约50年前发明的手术网络已成为受损组织手术恢复的关键因素,最常见的是疝气修复。当植入患者组织时,这些网状物的柔韧和舒适设计可以比传统的缝合和缝合手术更牢固地保留肌肉并恢复得更快。然而,将医用植入物插入患者中会在手术过程中产生细菌污染的风险,并随后在外科网片的表面上形成感染性生物膜。这种生物膜往往像塑料涂层,防止任何种类的抗生素剂到达并攻击膜上形成的细菌以阻止感染。因此,限时抗生素治疗可以抵抗超级抗性细菌,患者可能最终导致可能导致死亡的重复或永无止境的手术。事实上,根据欧洲抗菌药物耐药监测网络(EARS-Net),在2015年,超过30,000人死于抗生素耐药性细菌感染。

 
 
  医生使用几种方法来防止手术期间植入物污染。已经建立并实施了术后无菌方案以对抗这些抗生素抗性细菌,但没有一个完全实现解决该问题的问题。在最近发表于纳米快报并发表于Nature Photonics的研究报告中,ICFO研究员Ignacio de Miguel博士,Arantxa Albornoz博士,由ICREA教授,ICFO Romain Quidant和研究员Irene Prieto,Vanessa Sanz博士,Christine Dr. Weis博士领导。来自B. Braun医疗器械和制药设备的Pau Turon博士设计了一项新技术,该技术使用纳米技术和光子学来显着改善外科植入物医疗网络的性能。
 
  自2012年以来,ICFO和B. Braun Surgical,SA的研究团队合作开发了一个具有特殊功能的医疗网络:网状物表面经过化学改性,可容纳数百万个金纳米粒子。为什么?因为已经证明金纳米粒子能够在局部区域有效地将光转换为热量。在先前的研究中已经在癌症治疗中测试了在光热转换中使用金纳米颗粒的技术。据了解,全世界每年有超过2000万例疝气修复手术。研究人员认为,这种方法可以降低复发手术中的医疗费用,并消除目前用于解决这一问题的昂贵且无效的抗生素治疗方法。
 
  因此,在他们的体外实验和彻底的程序中,研究小组用数百万的金纳米粒子涂覆手术网,并将它们均匀地涂抹在整个结构中。他们测试了网状物以确保颗粒的长期稳定性,材料不会降解,并且纳米颗粒没有被分离或释放到周围环境(烧瓶)中。他们能够使用扫描电子显微镜观察结构中纳米颗粒的均匀分布。一旦修改过的网状物准备就绪,研究小组将其暴露于金黄色葡萄球菌细菌24小时,直到他们观察到表面上形成生物膜。随后,他们开始在30秒内将网状物暴露于短而强的近红外光脉冲(800nm)以确保达到热平衡,然后在每个脉冲之间以4秒休息间隔重复治疗20次。
 
  他们发现了以下几点:首先,他们看到以特定频率照射网格导致纳米粒子中的局部表面等离子体共振 - 这种模式使光有效地转化为热量,燃烧表面上的细菌。其次,通过使用荧光共聚焦显微镜,他们观察了有多少细菌死亡或仍然活着。他们观察到剩余的生物膜细菌成为浮游细胞,恢复了它们在抗生素治疗和免疫系统反应中的敏感性或弱点。他们观察到,当增加传递到网状物表面的光量时,死细菌会失去粘附力并从表面剥离。
 
  第三,他们证实在近红外范围内的操作与体内设置完全兼容,这意味着该技术可能不会损害周围的健康组织。最后,他们重复该过程并确认电网的重复加热不会影响其转换效率。Braun Surgical研究与开发总监Pau Turon博士说:“我们致力于帮助医疗保健专业人员避免医院相关感染,这促使我们制定新的策略来对抗细菌和生物膜。此外,研究小组正在探索将此类技术扩展到必须避免生物膜的其他部门。
 
  根据ICREA ICFO教授Romain Quidant的说法,这项研究的结果为使用等离子体纳米技术防止外科植入物表面形成细菌生物膜铺平了道路。仍有几个问题需要解决,但重要的是要强调这项技术确实意味着外科手术的根本改变以及患者术后手术的进一步恢复。
 
  


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