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聚合物涂层检测癌症、预防感染、检测细菌污染

聚合物涂层检测癌症、预防感染、检测细菌污染

一系列聚合物涂层以润滑剂、抗菌液体、防水聚合物的形式提供。每个变体用于不同的应用。除了卫生,其他有关涂料的问题是过敏物质、新感染的风险、FDA兼容性标准、对微生物吸收和转移的抵抗力。在提高器件性能的涂层方面,研究取得了进展。

对于许多类型的植入物,包括支架、气管插管、导尿管和血管移植物,都有感染的风险。有些人还存在凝血问题。医疗植入物引起的感染可能对公众健康造成重大问题。Hitesh Handa博士是佐治亚大学化学、材料和生物医学工程学院的助理教授,他的团队正在为医用植入物开发聚合物涂层以降低健康风险。这些涂层有助于防止细菌群(称为生物膜)的生长,生物膜可在医用植入物上形成并导致感染。这项工作涉及许多不同的人,包括密歇根州的合作者、一些佐治亚大学的学生和佐治亚大学的兽医学校。
我的小组正试图开发一种能够释放一氧化氮气体的涂层,这种涂层可以模拟人体防止凝血和感染的功能。一氧化氮是人体内产生的一种气体。这种气体通过静脉和动脉释放,以防止血小板活化,从而有助于防止血液凝结。一氧化氮也会在鼻窦和白细胞中释放,以对抗有害细菌。汉达说,通过对动物的“最小伤害”,研究小组将能够发现医用涂层是否真的起作用。
在这一点上,人们预计何时能够大规模获得这些类型的治疗主要是一个估计。

澳大利亚科学家开发了一种聚合物涂层,可以比目前的侵入性技术更简单、更便宜地检测膀胱癌。来自南澳大利亚大学未来工业研究所的Krasi Vasilev教授告诉塑料新闻他的团队正在研究基于聚恶唑啉的聚合物的抗生素特性,并发现了一种可以与尿液中的癌症特异性抗体结合的聚合物化合物。这使得研究人员能够开发一种便携式、非侵入性的设备来检测膀胱癌。瓦西里夫说,膀胱癌很难诊断,复发的可能性很高,五年内复发率约为75%。
幸存者有常规的细胞镜检查,包括通过尿道将一根带有摄像头的细管插入膀胱。这是一个非常侵入性的程序,费用昂贵,需要住院治疗,并可能导致并发症。新的测试将尿液样本暴露在基底上20纳米厚的聚合物涂层中。当该化合物识别癌细胞膜表面的蛋白质时,就会与抗体结合。该设备使用生物传感器和微光学来识别这些细胞的存在。
这项研究由位于南澳大利亚阿德莱德的SMR技术公司领导,该公司是SMR Automotive Australia Pty的子公司。Vasilev说,基于聚恶唑啉的聚合物技术已经获得专利,具有其他医疗用途的潜力。其抗菌性能可能对植入设备有用。Valisev说,近一半的医院感染发生在医疗器械植入后,如人工膝关节和髋关节。
医疗器械细菌定植引起的感染是患者和医疗行业面临的一个重大问题,但聚氧唑啉涂层是一个潜在的解决方案。瓦西里夫也在研究如何在船舶防污应用中使用它们。他说,“不良的生物粘附”在食品加工和其他许多行业也有不利影响。使用等离子体聚合在固体基底上形成纳米级涂层意味着无需事先制备基底,并且无需使用有机溶剂,“因此这是一种更环保的技术,”Vasilev说。

一个研究小组正在使用一种智能聚合物来减少感染,当检测到细菌污染时,这种聚合物会改变颜色并激活天然抗菌酶。
经常接触唾液细菌使牙科工具,如可重复使用的X射线成像板,成为有毒生物膜的理想环境。Niveen Khashab副教授,她的博士。学生Shahad Alsairi和来自该大学高级膜和多孔材料中心的同事认识到,改用金纳米颗粒可以提供抗菌涂层检测能力。这些微小的晶体具有敏感的光学特性,可以调整以发现特定的生物分子相互作用。但将它们安全地并入聚合物需要新型纳米填料。
该团队的方法是使用经溶菌酶处理的金纳米簇,这种酶对病原体具有先天防御能力,如大肠杆菌,俗称大肠杆菌。他们将这些胶体附着在填充有抗生素药物分子的稍大的多孔二氧化硅纳米颗粒表面。通常,这种金-硅复合物会发出发光的红色荧光。但是,当溶菌酶单位遇到细菌时,细胞壁的强大吸引力将金纳米簇从其二氧化硅伙伴处撕裂,这一行为同时关闭荧光并释放抗生素。
混合实验表明,金基纳米填料完全整合到聚合物复合材料中,并在大肠杆菌试验中表现出最小的浸出。Khashab将这些有利的聚合物相互作用归因于硅球上金团簇的尖锐暴露边缘。研究人员通过比较带和不带智能聚合物涂层的X射线牙板来测试他们的概念。两个样本都得到了相同的牙齿和骨骼结构的高分辨率图像。然而,仅通过用紫外线灯照射设备并观察颜色变化,就可以对细菌污染进行快速视觉评估。抗菌剂的成功释放也大大减少了生物膜的形成。

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