Los dispositivos médicos implantados, como los dispositivos de asistencia ventricular izquierda para pacientes con insuficiencia cardíaca u otros sistemas de apoyo para pacientes con enfermedades respiratorias, hepáticas u de otros órganos terminales, salvan vidas todos los días. Sin embargo, las bacterias que forman biopelículas infecciosas en esos dispositivos, llamadas dispositivosasociadas a infecciones, no solo sabotean su éxito, sino que también contribuyen al aumento desenfrenado de la resistencia a los antibióticos que se observa actualmente en los hospitales.
como se informa en Biomateriales , un equipo dirigido por Joanna Aizenberg, Ph.D., y Elliot Chaikof, MD, Ph.D., en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada y la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard en la Universidad de HarvardSEAS, así como el Beth Israel Deaconess Medical Center BIDMC, ha creado recubrimientos de superficie resbaladiza autocurables con materiales y líquidos de teflón de grado médico que evitan la formación de biopelículas en implantes médicos al tiempo que preservan las respuestas inmunes innatas normales contra las bacterias patógenas.
La tecnología se basa en el concepto de 'superficies porosas resbaladizas con infusión de líquido' SLIPS desarrollado por Aizenberg, quien es miembro de la facultad principal del Instituto Wyss, profesor de química y biología química y profesor de ciencia de materiales Amy Smith Berylson enMAR: inspirado en la planta carnívora de la jarra Nepenthes, que utiliza la superficie porosa de sus hojas para inmovilizar una capa de agua líquida, creando una superficie resbaladiza para capturar insectos, Aizenberg diseñó previamente recubrimientos de superficie industriales y médicos que pueden repeler sustancias no deseadas comodiversos como hielo, petróleo crudo y materiales biológicos.
"Estamos desarrollando recetas SLIPS para una variedad de aplicaciones médicas trabajando con diferentes materiales de grado médico, ajustando las características químicas y físicas de estos sólidos y los lubricantes infundidos para garantizar la estabilidad del recubrimiento y emparejando cuidadosamente los"Aizenberg", dijo Aizenberg. "Aquí hemos ampliado nuestro repertorio de clases de materiales y aplicado el concepto SLIPS de manera muy convincente al teflón de grado médico, lo que demuestra su enorme potencial endispositivos implantados propensos a ensuciamiento bacteriano e infección "
Primero, el equipo buscó ex vivo el material de teflón que funcionaría mejor con una selección de lubricantes compatibles para proporcionar una superficie repelente de larga duración contra una cepa bacteriana asociada al dispositivo común. Las combinaciones más ventajosas de teflón-lubricante tenían que preservarLa actividad antibacteriana de las células inmunes innatas que proporcionan la respuesta natural de primera línea contra las bacterias invasoras. El material ganador fue el "politetrafluoroetileno expandido" ePTFE. Se utiliza en injertos protésicos para la reconstrucción cardiovascular, mallas para la reparación de hernias, así como implantesEn una amplia variedad de cirugía reconstructiva, el ePTFE se probó bien con lubricantes con perfiles de seguridad aceptables probados.
Pasando a un modelo de roedor, el equipo comparó las respuestas bacterianas y tisulares a las mallas de hernia implantadas con o sin una superficie SLIPS después de infectar a los animales con Staphylococcus aureus.
"Los recubrimientos SLIPS arrojaron respuestas extremadamente favorables in vivo: resistieron la infección por bacterias y se asociaron con células inmunes considerablemente menos infiltrantes y abscesos inflamatorios que el ePTFE no recubierto", dijo Chaikof, quien es miembro asociado de la Facultad del Instituto Wyss, presidente deRoberta y Stephen R. Weiner, Departamento de Cirugía y Cirujano en Jefe de BIDMC.
"En la actualidad, los pacientes que reciben implantes para la reparación, reconstrucción o reemplazo de órganos o tejidos enfermos o dañados o que de otra manera dependen de sistemas de soporte de soporte temporal de la vida, a menudo requieren antibióticos en el momento de la implantación para mantener el riesgo de infección bacteriana enlos recubrimientos SLIPS algún día podrían evitar el uso generalizado de antibióticos, minimizar el desarrollo de microorganismos resistentes a los antibióticos y mejorar la capacidad de los dispositivos artificiales temporales o permanentes para resistir la infección ", dijo Chaikof.
"Este nuevo estudio de Joanna y Elliot ejemplifica el modelo del Instituto Wyss en el que se fomentan las colaboraciones entre científicos básicos centrados en aplicaciones industriales y clínicos que trabajan en el área médica de una manera que puede conducir a desarrollos inesperados, en este caso, unoeso tiene el potencial de tener un gran impacto positivo en el entorno clínico ", dijo Don Ingber, MD, Ph.D., Director Fundador del Instituto Wyss, Judah Folkman Profesor de Biología Vascular en la Facultad de Medicina de Harvard y el Boston Children's Hospital, yProfesor de Bioingeniería en SEAS.
Las aplicaciones médicas anteriores de SLIPS incluyen recubrimientos que pueden repeler las bacterias y la sangre de pequeños implantes médicos, herramientas e instrumentos quirúrgicos que están hechos de acero o, más recientemente, recubrimientos que ayudan a mantener las superficies de vidrio de las lentes endoscópicas y broncoscópicas libres de cuerpos altamente contaminantesfluidos y, por lo tanto, transparentes durante los procedimientos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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