hirdetés
hirdetés
2023. február. 07., kedd - Tódor, Rómeó.
hirdetés

Bioinspirált véralvadásgátló és antimikrobiális anyagok

Egy rovarevő virág felszíne annyira csúszós, hogy nem tapadnak meg rajta a vérlemezkék, a cápabőr pedig eltaszítja magától a baktériumokat – hasznos, ha a kórházi eszközök vagy a szervezet belsejébe épített katéterek felszíne is ilyen.

hirdetés

Az élővilág adta az inspirációt: egy rovarevő növény csúszós felszínét másolták le a kutatók, az így létrehozott felületkezelő anyag, ami az orvosi eszközökön in vivo és vitro alkalmazható, megakadályozza a rajta átfolyó vér megalvadást és a baktériumok kitapadását, a biofilmképződést – márpedig a véralvadás és a bakteriális fertőzés jelenti szinte a legnagyobb kihívást az orvosi eszközök használói számára.

 

Omnifób anyag, amiről még a gekkó is lecsúszik

A Harvard Orvosegyetemének és Biológiailag Inspirált Műszaki Tudományi Intézetének kutatói ráadásul olyan alapanyagokat használtak, amelyeket az FDA már korábban elfogadott, így fejlesztésük hamar átkerülhet a gyakorlatba: kórházi üveg, fém, műanyagfelszínekre, katéterekre, szervezetben maradó eszközök felszíneire, ízületi protézisekbe, véna-implantátumokba, dialízis-berendezésekbe.

A burkolóanyag ötletét adó SLIPS felszíntechnológiát Joanna Aizenberg fejlesztette ki. A SLIPS - Slippery Liquid-Infused Porous Surface - egy csúszós felszín, aminek létrehozásához egy rovarevő növény adta az inspirációt: a virág felszínére rászálló rovarok ellenállhatatlanul becsúsznak a virág kelyhébe. A SLIPS ennek megfelelően majdnem mindenféle anyagot, legyen az jég, olaj vagy vér, eltaszít, „leráz” magáról.

A tradicionális SLIPS alsó rétege porózus és texturált, erre hordják fel a folyékony réteget, azonban mivel a legtöbb orvosi felszín lapos és sima, az interdiszciplináris kutatócsapat továbbfejlesztette a technológiát, nyilatkozta Don Ingber, a Nature Biotechnology című szaklapban megjelent tanulmány (A bioinspired omniphobic surface coating on medical devices prevents thrombosis and biofouling)vezető szerzője a kutatásról beszámoló EurekAlert! internetes tudományos hírportálnak. (A csapatban együtt dolgozott számos hematológus, immunológus, felszínkémikus és anyagtudományi szakember.)

Az újfajta felületbevonó anyaggal bármiből készült felszínt csúszóssá, nem tapadóssá lehet alakítani, használható a már befogadott orvosi eszközökön. A TLP-nek rövidített felszín ugyanúgy két rétegű, mint az alapját jelentő SLIPS. Az első réteg egy kémiai úton rögzítettperfluorocarbon monolayer, ami hasonlatos a teflonhoz, majd erre rakják a folyékony állapotú perfluorocarbont (a folyékony perfluorocarbont már széles körben használják az egészségügyben, pl. légzési nehézségekkel küzdő újszülöttek ellátása során – folyadékventilláció -, vérhelyettesítés során vagy szemműtéteknél) (TLP: Tethered-Liquid Perfluorocarbon, ahol a tethered szó a kémiai kötésre utal).

A kutatók eddig több mint 20 féle felszínen, illetve állatkísérletekben próbálták ki a TLP-t, ami sertések nagyereibe ültetett katéterek felszínén több mint nyolc órán keresztül megakadályozta a véralvadást, trombózisképződést – a kutatók szerint az orvostudomány egyik szent grálja lehet az a módszer, ami antikoagulánsok használata nélkül tudja megakadályozni a véralvadást. A TLP módszere: lepergeti magáról a fibrint és a vérlemezkéket.

A TLP-bevonat nagyon tartós és ellenálló: az ezzel kezelt orvosi tubusok normál hőmérsékleten és szokásos légköri páratartalom mellet tárolva több mint 1 évig megőrzik véralavadásgátló képességüket, továbbá kibírják a fiziológiás nyíró hatásokat, a véráramlás okozta begatást.

A TLP a baktériumokat is lepergeti magáról, a vele bevont centrális vénakatéter szignifikánsan alacsonyabb arányban lesz szepszis kiindulópontja. Amikor a kutatók Pseudomonas aeruginosa–t növesztettek TLP-vel bevont edényben, 1 milliárd baktériumból csak egy volt képes kitapadni a felszínhez. Az anyag annyira csúszós, hogy még egy gekkó sem tud rajta megmaradni, holott ennek az állatnak a talpán sokezer hajszálszerű struktúra biztosítja a majdnem tökéletes tapadási képességet.

A kutatók a továbbiakban dialíziskészülékek és intenzív osztályos lélegeztetőgépek felszínein akarják tesztelni az új felületbevonót.

 

Egyedülálló víz alatti felszín

A rovarevő növény mellet a cápabőr is megihlette a baktériumtaszító anyagokat kutatókat. Az Antimicrobial Resistance and Infection Control című lapban megjelent tanulmány (Surface micropattern limits bacterial contamination) szerzői kórházi felszíneket és orvosi eszközöket vontak be egy anyaggal, aminek struktúráját a cápabőr szerkezetéhez hasonló módon alakították ki.

A cápabőrön szabályos elrendezésben mikroszkopikus dudorok és barázdák találhatók, aminek következtében az állaton nem tudnak megtapadni a kullancsok vagy az algák. A cápa – shark – által ihletett anyag – Sharklet – a vizsgálatok során 94 százalékkal kevesebb baktériumot kötött meg, mint a sima felszínek (köztük pl. a nagy problémát jelentő meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus-t is; MRSA), sőt a vezető antimikrobiális anyagnál, a réznél is jobban teljesített: a rézhez 80 százalékkal kevesebb MRSA tapadt, mint a sima kórházi felszínekhez. A kísérletek során a kutatók (Ethan E Mann és munkatársai) modellezni akarták azokat a módszereket, ahogy a baktériumok terjednek, a tüsszentést festék-spray-hez hasonlóan működő baktérium-spray-vel helyettesítették, a fertőzött kéz érintését baktériumszuszpenzióba mártott bársonyos anyaggal, a felszínre ömlő folyadékot pedig úgy utánozták, hogy a Sharklettel bevont anyagot egy órára baktériumoldatba helyezték. A baktériumok adherenciáját megmérték közvetlenül az expozíció után, majd 90 perc elteltével is.

A TLP-hez hasonlóan a Sharklet is csak olyan anyagokat használ, amiket az FDA már befogadott, így várható, hogy a felületbevonó hamarosan megjelenik a klinikai gyakorlatban.

Dr. Kazai Anita
a szerző cikkei

hirdetés
Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!
hirdetés
hirdetés