研究人员表明弯曲植入式医疗设备可能导致细菌生长

多伦多大学的研究人员的一项研究表明应用科学和工程学院的机械变形医学植入今天弯曲或twisting-can产生大影响潜在的有害生物膜的形成。

这项研究发表的一篇论文中描述科学报告表明,即使轻微的弯曲的弹性材料,如聚二甲硅氧烷(PDMS)也称为silicone-opens微观裂缝是殖民细菌繁殖的良好环境。

“这些材料被用在各种各样的生物医学应用程序,从导管气管管和假体隆胸,”本·哈顿说在教员的副教授材料科学和工程,新研究的资深作者。

“微生物生物膜的形成对这些材料是很常见的,但我们感到吃惊的程度弯曲硅胶,和其他橡胶材料,使这些裂缝可逆地打开和关闭,多大的区别他们的生物膜的形成。”

生物膜是复杂的生物群落生长在表面。虽然单个微生物细胞敏感抗生素和身体的自然防御系统,生物膜环境可以保护他们免受这些干预措施,从而导致持续性感染。

生物膜与医疗器械相关的感染,有时开发手术后,可以严重的健康risks-lengthening住院或造成患者再次入院出院。

哈顿和他的团队在世界各地的许多团体开发新材料、涂料和其他方法来防止生物膜的形成,可能会导致感染。

但在他们的最新作品,他们选择研究更根本的东西:这些殖民微生物有机体如何争取立足之地呢?

“在某种程度上,这是在我们组,我们采用多学科的方法,”哈顿说。

“我们结合微生物学和材料科学,但是也机械工程,因为我们讨论的是机械应力、应变和变形。这种弯曲效应是之前没有注意到的东西。”

硅胶的团队测试了各种样品,包括一些他们合成以及商用医疗油管用于导尿管等。然后这些样本进行机械力来创建表面损伤。他们的实验表明,很容易就可以形成微裂隙。

“我们做的一件事是简单的消灭他们很多次与一个普通的实验室组织,”德斯蒙德van den Berg说,生物医学工程学院的博士生和该论文的第一作者,这是由研究员哈顿实验室研究人员中间人发问者和Tarek Awad。

“即使这擦拭足以创建表面损伤。通过眼睛看起来仍然很好,但在显微镜下,我们已经可以看到大小的微裂隙,细菌可以进入。细菌是只有几微米大,所以它并不需要。”

其他样本按粗糙、脊模式来创建一系列均匀间隔的微裂隙。

所有的样品被放置在铜绿假单胞菌的细菌培养板和播种,常用biofilm-forming细菌作为生物模型在这些类型的研究。增长后,样本处理荧光染料,造成任何附着细菌发光的绿色在光学显微镜下观察。

“我们看到的是,细菌非常清楚优先附着在这些细微的裂缝,”van den Berg说。

“弯曲的样本,有四到五倍的细菌在那是在紧张与在压缩。这些细胞有充分选择的增长,但他们显然非常喜欢这些微裂隙都开放的地方。”

唯一样品保持相对自由的细菌是那些已经在实验室团队的合成,因此仍然非常光滑,van den Berg笔记。

”甚至商业化生产的,我们没有以任何方式损害已经微裂隙,直接从包的,”他说。

“我们怀疑,这些都是通过引入生产过程,因塑料形成成管状或其他形状挤出或注塑。”

哈顿说,该研究强调是多么容易引入表面特征,鼓励微生物附件。外科医生,一个含义是,他们应该寻找硅胶已投入的情况下油管或假体隆胸是弯曲时使用,并特别重视下一边紧张,因为这是感染可能是开始的地方。

“显然很难不弯曲的橡皮管是bent-otherwise,为什么你的橡胶的吗?”Hatton says.

“但也许我们可以了解更多关于如何控制或隐藏这些表面裂缝,弯曲不是问题。这就是我们致力于研究方法以减少表面损伤,或修改硅胶表面减少此类裂缝的形成。”