Brown University Forscher entwickelt haben, eine neue antibakterielle Beschichtung für intravaskulären Katheter, könnte eines Tages helfen, zu verhindern, dass der Katheter-bezogene Blutbahn Infektionen, die häufigste Art von im Krankenhaus erworbenen Infektion.
„Diese Arten von Infektionen sind eine große Belastung für Krankenhäuser, Gesundheits-Anbieter und vor allem für die Patienten,“ sagt Anita Shukla, ein Assistent professor für Maschinenbau an der Brown und entsprechenden Autor der neuen Papier beschreibt die Arbeit. „Wir wollten eine Schicht zu entwickeln, konnte beide töten planktonischen [schwebend] Bakterien und verhindern, dass die Kolonisation von Bakterien auf Oberflächen. Die ersten Daten, die wir gesammelt für dieses Papier zeigt, dass wir etwas wirklich vielversprechend.“
In dem Papier zeigen die Forscher, dass eine Polyurethan-Beschichtung, lässt sich leicht an den verschiedenen medizinisch relevanten Oberflächen und allmählich löst ein Medikament namens auranofin töten kann, methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) Bakterien fast einen Monat in der lab-tests. Die tests zeigten auch, dass die Beschichtung kann verhindern, die Bildung von MRSA-Biofilme, die, einmal etabliert, sind besonders widerstandsfähig gegen antimikrobielle Behandlung.
Die Forschung, veröffentlicht in „Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, ist eine Zusammenarbeit zwischen Shukla‘ s lab in Brown ’s School of Engineering und die labs von Eleftherios Mylonakis und Beth Fuchs, in der Abteilung von Infektionskrankheiten in Brown‘ s Warren Alpert Medical School.
„Es ist eine perfekte Zusammenarbeit zwischen Medizin und Technik“, Shukla, sagte von der Partnerschaft. „Sie [Mylonakis und Fuchs] kommen zu uns mit der Art von Problemen, die Sie Häufig in die Klinik. Als engineering-lab konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Biomaterialien für drug-delivery, wir können dann arbeiten auf engineering-Lösungen zu den Problemen, die Sie uns bringen.“
Das problem in diesem Fall ist ein prominentes. Mehr als 150 Millionen intravaskulären Katheter implantiert werden jedes Jahr in den Vereinigten Staaten allein, und Infektionen aufgrund von Implantaten zu entwickeln und insgesamt 250.000 Patienten pro Jahr. Diese Infektionen tödlich verlaufen bis zu 25 Prozent der Fälle, und selbst wenn erfolgreich behandelt, kann sich auf Millionen von Dollar in längeren Krankenhaus-Aufenthalten.
Bisherige Ansätze, um das problem zu haben, erfüllt mit begrenztem Erfolg, sagen die Forscher. Andere antibakterielle Beschichtungen neigen dazu, Ihre Wirksamkeit verlieren nach zwei Wochen bei den meisten, oft, weil Sie die Freigabe der Droge Nutzlast zu schnell. Andere Lacke auch eher zu den traditionellen Antibiotika, die zu Bedenken über die Antibiotika-Resistenz über die langfristige Nutzung.
Für die neue Beschichtung, Shukla und Kollegen genutzt auranofin. Dieses Medikament wurde ursprünglich entwickelt und genehmigt von der US Food and Drug Administration zur Behandlung von arthritis, aber die Studien von Mylonakis, Fuchs und andere haben gezeigt, dass das Medikament ist auch sehr wirksam bei der Tötung von MRSA und anderen gefährlichen Mikroben. Darüber hinaus arbeitet er in einer Weise, die machen es schwierig für die Bakterien zu entwickeln eine Natürliche Resistenz. Auranofin hatte noch nie zuvor aufgenommen worden in eine Beschichtungs-Technologie.
Um die Beschichtung, die Forscher gelösten Polyurethan und Konzentrationen von auranofin in einer Lösung, die dann hinterlegt auf einem Katheter. Das Lösungsmittel wird dann verdampft, entfernt, so dass eine dehnbare und dennoch strapazierfähigem polymer-Beschichtung. Mechanische Tests zeigten, dass die Beschichtung können sich dehnen bis zu 500% ohne zu brechen.
Zum testen der Beschichtung die Effizienz, die die Forscher platziert beschichtete Katheter MRSA sowohl in Lösung als auch auf agar-Platten, wo die MRSA-Bakterien gedeihen. Die Experimente zeigten, dass die Beschichtungen sind in der Lage, hemmt MRSA-Wachstum für bis zu 26 Tage, abhängig von der anfänglichen Konzentration von auranofin verwendet, die in der Beschichtung. Die Forscher verwendeten auch Biolumineszenz imaging zu sehen für Anzeichen von biofilm-Bildung. Diese Experimente zeigten, dass die Beschichtungen verhindern, dass jede Spur von biofilm. Zum Vergleich, die Forscher testeten auch einen Katheter geladen, mit einem eher traditionellen Antibiotika, die sehr wirksam gegen frei schwimmende MRSA, die sich als unfähig erwiesen, um zu verhindern, dass die Biofilmbildung.
„Die antibiofilm zu finden ist sehr kritisch“, Shukla sagte. „Biofilme wirklich effektive Möglichkeiten der Umgehung Antibiotika, das macht Sie tausend mal schwieriger zu behandeln, in Bezug auf die Konzentration der Droge benötigt, im Vergleich zu planktonischen Bakterien. Die Tatsache, dass diese Beschichtungen sind in der Lage, zu verhindern, dass der Aufbau von Biofilmen in den ersten Platz ist wirklich wichtig.“
Vorläufige tests zur Toxizität im Labor zeigten, dass die Beschichtungen hatten keine negativen Auswirkungen auf die menschliche Blut-oder Leberzellen, aber weitere Tests erforderlich, bevor die Beschichtung ist bereit, verwendet werden, bei Patienten, Shukla sagt. Die Tatsache, dass beide für die Beschichtung von Komponenten von der FDA für andere Anwendungen sollte die Geschwindigkeit der Genehmigungsverfahren für die in-vivo-Prüfung.
„Wir sind zuversichtlich, dass die ersten Ergebnisse zeigen wir hier bald übersetzen in die Klinik“, Shukla sagte.
Andere co-Autoren auf dem Papier waren die Hanyang Liu, Shashank Shukla, Noel Vera-González und Nagendran Tharmalingam.