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最新研究:纳米石墨片可以预防感染
2020年03月30日 发布 分类:技术前沿 点击量:366
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目前,将植入物导入人体内替代组织或辅助器官工作已成为一种常见的治疗手段,如髋关节和膝关节置换器、起搏器等,但术后的植入物感染很难避免。之前的一项研究中,研究人员检查了患者体内106个不同类型的植入物和周围组织,发现百分之七十的植入物被细菌、真菌或两者所定殖。

这些感染不仅给患者的身体和经济带来了沉重的负担,而且最糟糕的情况下还需要对植入物进行移除。目前医学界一般会采用大量的抗生素来治疗和预防此类感染,但这种方式不仅耗资巨大,而且还加速了细菌抗药性的发展,治标却不能治本。

不过最近研究人员发现了一种可“治本”的预防手段——根据最近一项由瑞典查尔摩斯工学院研究所发表在《小型期刊》上的研究若在医疗植入物表面嵌入纳米石墨片,就可以杀死99.99%试图在植入物上定殖的细菌防止发生细菌感染

 

植入物表面的纳米片可以防止细菌感染,最重要的是不会损伤健康的人体细胞

图片来源:Yen strandqvist / chalmers

防感染原理

植入物之所以容易发生细菌感染,是因为细菌在通过血液和其他类型的体液在体内循环时,会选择它作为一个可以附着的表面。当这些微生物降落在其表面时,就会开始繁殖并形成一种被称为细菌涂层的生物膜。于是这提供给了研究人员一个新思路,若细菌无法在植入物表面附着,那是不是就可以避免感染?

在早期的研究中查尔摩斯工学院的研究院发现,将直立的石墨烯薄片放置在植入物表面时,确实可以产生一个保护性的生物膜,就像阻止鸟类筑巢时的尖刺一样使微生物无法附着在上面。但这种石墨烯片的成本很高,不适合商业生产。

于是研究人员转而使用较为便宜的纳米石墨片和聚乙烯进行实验,发现也能拥有出色的杀菌能力。研究人员称这种聚合物与石墨纳米片材料本质上并不相容,但通过对其微观结构的调整也能拥有非常高的填充量,最终达到预期的效果。现在它在生物医学领域有着巨大的应用潜力。

为了达到杀菌的最大效果,这种石墨纳米片必须要在植入物表面进行非常精确排列,不仅能抑制细菌感染,而且当它切开并破坏病原体时,并不会影响健康的人类细胞。科学家们测试了不同浓度的石墨纳米片的杀菌效果,结果表明,15%~20%的石墨纳米片抗菌效果最好。

除了减少病人的痛苦和对抗生素的需求,这些植入物可以减少很多后续工作,因为它们可以在体内停留更长的时间查尔摩斯工学院的博士后研究员Santosh Pandit 补充到,我们的研究有助于降低这类感染在全球范围内造成的巨大医疗保健成本。

来源:azonano

粉体圈 Coco编译

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