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《國際要聞》感染OUT!仿生奈米柱表層強化植入式醫材抗菌能力
2023-09-25

※澳洲墨爾本皇家理工大學開發出一種無須藥物的方法,在鈦金屬表面上蝕刻仿蜻蜓翅膀的奈米柱,可殺死可能感染醫療植入物表面的細菌和真菌。(Photo credit: RMIT and Prof. Elena Ivanova)

澳洲墨爾本皇家理工大學(RMIT)的研究團隊開發出一種無須藥物的方法,可以殺死可能感染醫療植入物表面的細菌和真菌。這些病原體會在醫療植入物周圍造成嚴重且難以治療的感染,有時甚至會需要移除植入物。此外,許多微生物對普通抗生素的抗藥性越來越強,這凸顯的對無藥物療法的需求。這項新技術的靈感來次蜻蜓翅膀上的奈米柱,它們可以刺穿微生物細胞,並殺死它們。研究團隊使用一種相對簡單的等離子蝕刻技術在鈦表面製造了這些奈米柱,並測試了它們殺死具有多重抗藥性的念珠菌的能力,念珠菌式許多醫療設備感染背後的真菌病原體。

醫療植入物可以改善許多臨床症狀,但它們可能滋生微生物,這些微生物會在植入後定殖到設備表面,將引起令人討厭的感染,並且形成生物膜後會使感染更加複雜,最終可能需要移除植入物。抗藥性則是另一種併發症,這激發了這些研究人員創造出一種無藥物的表面改質技術,可以無差別地殺死微生物。

他們利用等離子蝕刻技術在鈦金屬(許多醫療植入物選擇的材質)上製造出微小的柱狀物。這些微小的柱狀物與細菌細胞的高度相近,當細胞沉積在柱狀物表面時,柱狀物會導致細胞穿孔,進而導致病原菌細胞死亡。在迄今為止的研究中,研究團隊已經證明,如果病原菌細胞沒有直接死亡,它還是會在稍後因為受到損傷而死亡。

「事實上,病原菌細胞在與表面初次接觸後就會死亡,有些病原菌會因破裂而死亡,有些則是在接觸後不久就會發生程序性的細胞凋亡。這表明,細胞不會對這些表面產生抵抗力。這是一項重大發現,同時也表明我們可能需要重新考慮衡量抗菌表面有效性的方法。這項最新研究表明,如果我們能證明抗菌表面會導致存活的病原菌細胞的程序性細胞凋亡,即無論如何它們都會死亡,那麼可能不完全有必要讓所有抗菌表面在接觸後立即消滅所有病原菌。」這項研究的計畫主持人Elena Ivanova特聘教授說道。

雖然很容易把抗菌活動想像成一種簡單的串聯動作,但它更像是一種拉伸動作,因為細胞受到不同支柱的牽引。「這就像拉伸乳膠手套,隨著慢慢拉伸,乳膠中最薄弱的地方會變薄,最終撕裂。這種新的表面改質技術有可能應用於醫療設備,但也可以很容易地調整用於牙材等醫材,以及食品生產和農業中使用的不鏽鋼工作台。」Elena Ivanova特聘教授繼續說道。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)

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