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超滑表面,細菌都沾不上。

就是這種超滑表面的概念,應用在醫材,細菌都沾不上。Credit: foxypar4@Flickr CC BY 2.0

臨床上,侵入式的導管或植入物,像是導尿管、靜脈內導管、心臟瓣膜等植入物,最常遇到的致命因素,就是細菌感染,這類的常見細菌,像是大腸桿菌或者葡萄球菌。他們藉由附著在這些侵入式醫材的表面,慢慢堆積,形成生物薄膜(biofilm)。然而,即使有多種類的抗生素開發,近年來大家也感受到抗生素的抗藥性,很多時候,不再那麼有效。如果不是那麼幸運,患者可能手術成功,最後確不幸因為醫材產品的使用引發細菌感染而致命。因此,抗菌的醫材設計,一直是科學家研究的方向。此外,勢必可以減少服用抗生素。

矽油處理過的超滑材料

生醫人網摘先前報導過美國哈佛大學(Harvard University)以Joanna Aizenberg教授為首的研究團隊,因為豬籠草的啟發,開發了抗凝血、抗細菌的塗層。這個團隊,近日又開發了一種更簡易的方法來抗菌,將現有的矽膠,也稱做聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)材料的導管,浸在矽油中,這種導管在此稱為iPDMS (oil-infused polydimethylsiloxane)導管。PDMS和矽油兩種聚合物的分子結構的接觸,高度相容,矽膠導管就如同海綿般吸收矽油,連續且平滑地分佈在矽膠導管的表面,形同潤滑油般,讓細菌非常難附著而且,這種製程產生的導管,也不會因為使用時間而影響表面的滑順度,因為導管中吸收的矽油,可以不斷地滲出,取代因為尿液或血液流過而沖走表面的潤滑劑。這個方法的優點是,矽膠材料的導管和矽膠油,都安全沒有毒性,且已經廣泛使用在各種醫材中,甚至在化妝品中都可見到。

細菌沾不上

為了測試這種表面製程的抗菌效果,研究員將使用矽油處理過和未處理的醫用導管,暴露在綠膿桿菌、大腸桿菌和葡萄球菌的環境中。選擇這幾種細菌的原因,是因為這幾種細菌感染,常見在導尿管、組織還有血液感染。實驗結果顯示,經過矽油處理的導管,大幅降低了細菌附著和形成生物薄膜的狀況,如果以清水稍微沖洗,就可以完全沖洗掉。下一步,研究團隊朝向申請FDA審核,讓這種方式處理的醫材,可以正式在醫院使用。

醫材以外用途

事實上,這種表面處理的超滑材料,除了應用在醫材的設計,還可以解決很多工業上的問題,像是油管設計、機翼抗結冰、廢水處理系統、船隻的表面塗層。

文章參考:Harvard School of Engineering and Applied Sciences
圖片來源:foxypar4@Flickr CC BY 2.0
原文參考:ACS Biomater. Sci. Eng.


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。