Rekin (materiał)

Sharklet , produkowany przez Sharklet Technologies, to inspirowany biologią arkusz z tworzywa sztucznego, którego struktura utrudnia wzrost mikroorganizmów , w szczególności rozwój bakterii . Jest sprzedawany do użytku w szpitalach i innych miejscach o stosunkowo wysokim potencjale rozprzestrzeniania się bakterii i wywoływania infekcji. Powlekanie powierzchni Sharkletem działa dzięki teksturze powierzchni produktu w skali nano . [ potrzebne źródło ]

Inspiracją dla tekstury Sharkleta była analiza tekstury skóry rekina , która nie przyciąga pąkli ani innych zanieczyszczeń biologicznych , w przeciwieństwie do kadłubów statków i innych gładkich powierzchni. Później odkryto, że tekstura również odpycha aktywność drobnoustrojów. [ potrzebne źródło ]

Historia

Materiał Sharklet jest inspirowany biologią i został opracowany przez dr Anthony'ego Brennana, profesora materiałoznawstwa i inżynierii na University of Florida , podczas próby ulepszenia technologii przeciwporostowej dla statków i łodzi podwodnych w Pearl Harbor.

Brennan zdał sobie sprawę, że rekiny nie doświadczają zanieczyszczenia. Zaobserwował, że ząbki skóry rekina są ułożone w skali mikrometrów w wyraźny powtarzający się diamentowy mikro-wzór z milionami maleńkich żeber. Stosunek szerokości do wysokości żeber zębatych rekina odpowiadał jego modelowi matematycznemu tekstury materiału, który zniechęcałby mikroorganizmy do osiadania. Pierwszy wykonany test wykazał 85% redukcję zielonych alg w porównaniu z gładkimi powierzchniami.

Tekstura

Tekstura Sharkleta to połączenie „grzbietu” i „wąwozu” w skali mikrometra.

Odporność na przyleganie bakterii

Wykazano zapobieganie przyleganiu i ograniczenie translokacji i uważa się, że znacząco przyczyniają się do ograniczenia ryzyka infekcji związanych z urządzeniem.

Topografia Sharkleta powoduje mechaniczne obciążenie osadzonych bakterii, zjawisko znane jako mechanotransdukcja . Gradienty nanosiły spowodowane zmianami powierzchni indukują gradienty naprężeń w płaszczyźnie bocznej błony powierzchniowej osiadającego mikroorganizmu podczas początkowego kontaktu. Ten gradient naprężeń zakłóca normalne funkcje komórek, zmuszając mikroorganizm do dostarczania energii w celu dostosowania powierzchni kontaktu z każdą cechą topograficzną w celu wyrównania naprężeń. Ten wydatek energii jest termodynamicznie niekorzystny dla osadnika, skłaniając go do poszukiwania innej powierzchni, do której mógłby się przyczepić. Sharklet jest jednak wykonany z tego samego materiału, co inne tworzywa sztuczne.

Fizyczne rozmieszczenie zwiększa hydrofobowość powierzchni urządzenia tak, że energia przylegania bakterii jest niewystarczająca do przylegania i/lub kolonizacji [ potrzebne źródło ] .

Zanieczyszczenie powierzchni środowiska stanowi potencjalny rezerwuar przetrwania patogenów i powodowania infekcji u podatnych pacjentów. Mikroorganizmy kolonizują implanty biomedyczne poprzez tworzenie biofilmów, ustrukturyzowanych zbiorowisk komórek drobnoustrojów osadzonych w pozakomórkowej matrycy polimerowej, które przylegają do implantu i/lub tkanek gospodarza. Biofilmy stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, ponieważ mogą zawierać dużą liczbę bakterii chorobotwórczych. Do 80% infekcji bakteryjnych u ludzi dotyczy mikroorganizmów z biofilmu, a tworzenie się biofilmu na urządzeniach medycznych może prowadzić do zakażeń szpitalnych i potencjalnie wyższej śmiertelności. Zamieszkiwanie wyrobów medycznych wiąże się z wysokim ryzykiem infekcji, biorąc pod uwagę obfitość flory bakteryjnej na skórze ludzkiej oraz ryzyko zakażenia z innych źródeł. Fakt, że wiele patogenów odpowiedzialnych za te infekcje jest wielolekoopornych, a nawet odporny na pan, stał się szczególnie problematyczny, ponieważ pracownicy służby zdrowia mają niewiele opcji leczenia, a przemysł poszukuje bezpiecznych i skutecznych sposobów zapobiegania infekcjom związanym z urządzeniami.

Mikrowzory Sharklet mogą być wprowadzane na powierzchnie różnych urządzeń medycznych podczas procesu produkcyjnego. Ten mikrowzór jest skuteczny w walce z biologicznym porastaniem i przyczepianiem się drobnoustrojów i jest nietoksyczny. W związku z tym może pomóc w kontroli infekcji na urządzeniach medycznych, takich jak urządzenia przezskórne. Wykazano, że mikrowzorce Sharklet kontrolują bioadhezję szerokiej gamy mikroorganizmów morskich, bakterii chorobotwórczych i komórek eukariotycznych. Redukują S. aureus i S. epidermidis kolonizację po ekspozycji na symulowane środowisko naczyniowe o 70% lub więcej w porównaniu z gładkimi kontrolami. Ten mikrowzorzec podobnie zmniejsza adhezję płytek krwi i tworzenie otoczki fibrynowej o około 80%. Badanie in vitro wykazało, że skutecznie zmniejsza kolonizację patogenów bakteryjnych S. aureus i P. aeruginosa . Co ważne, tę kontrolę infekcji osiągnięto bez pomocy środków przeciwdrobnoustrojowych .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Sharklet_(material)&oldid=1128337742 ”