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      抗9種細菌!新型離子凝膠用于醫械表面可實現醫用抗菌防污 原文鏈接:https://www.xianjichina.com/special/detail_471873.html 來源:賢集網 著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。

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      • 分類:行業動態
      • 作者:
      • 來源:賢集網
      • 發布時間:2021-02-04 10:21
      • 訪問量:

      【概要描述】2050年,耐藥菌感染預計每年將導致多達1000萬人死亡,全球經濟損失100萬億美元。目前正在同步發生抗藥性病原體的出現與新藥發現的嚴重下降。因此,迫切需要開發替代技術來預防和治療抗藥性細菌感染。大多數細菌感染是由生物膜引起的,生物膜群落可以在幾小時內發育,并且對多種抗生素表現出越來越強的抵抗力。尿路感染(CAUTIs)通常是由細菌生物膜形成引起的,生物膜結殼會完全阻塞手術期的導尿管,妨礙正常功能并在手術切除時給患者帶來痛苦。在測試流通池和留置導尿管添加涂層是防止感染的最有效方法,然而,涂層不能殺死微生物,在防止生物膜形成方面表現不佳,設計改進方法和材料迫切需要。

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      【概要描述】2050年,耐藥菌感染預計每年將導致多達1000萬人死亡,全球經濟損失100萬億美元。目前正在同步發生抗藥性病原體的出現與新藥發現的嚴重下降。因此,迫切需要開發替代技術來預防和治療抗藥性細菌感染。大多數細菌感染是由生物膜引起的,生物膜群落可以在幾小時內發育,并且對多種抗生素表現出越來越強的抵抗力。尿路感染(CAUTIs)通常是由細菌生物膜形成引起的,生物膜結殼會完全阻塞手術期的導尿管,妨礙正常功能并在手術切除時給患者帶來痛苦。在測試流通池和留置導尿管添加涂層是防止感染的最有效方法,然而,涂層不能殺死微生物,在防止生物膜形成方面表現不佳,設計改進方法和材料迫切需要。

      • 分類:行業動態
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      • 來源:賢集網
      • 發布時間:2021-02-04 10:21
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        2050年,耐藥菌感染預計每年將導致多達1000萬人死亡,全球經濟損失100萬億美元。目前正在同步發生抗藥性病原體的出現與新藥發現的嚴重下降。因此,迫切需要開發替代技術來預防和治療抗藥性細菌感染。大多數細菌感染是由生物膜引起的,生物膜群落可以在幾小時內發育,并且對多種抗生素表現出越來越強的抵抗力。尿路感染(CAUTIs)通常是由細菌生物膜形成引起的,生物膜結殼會完全阻塞手術期的導尿管,妨礙正常功能并在手術切除時給患者帶來痛苦。在測試流通池和留置導尿管添加涂層是防止感染的最有效方法,然而,涂層不能殺死微生物,在防止生物膜形成方面表現不佳,設計改進方法和材料迫切需要。

        近日,美國賓夕法尼亞大學Cesar de la Fuente-Nunez團隊使用化學氣相沉積(iCVD)在物體表面形成聚合物涂層,隨后將之浸泡在離子液體(IL)中形成離子凝膠。負載IL的離子凝膠表面在靜態和動態測試中均能殺死細菌,因此具有很高的抗菌和防污活性(圖5),該涂層具有各種應用:包括水處理、高接觸區域和醫療設備的凈化及防污(圖6)。離子凝膠覆蓋的導管可減少摩擦(對患者的刺激性降低)、感染風險降低、去除結垢。與容易產生抗藥性的常規抗生素相反,IL測試組中的細菌菌株未檢測到抗藥性(圖4 B–D)。這種基于IL的抗生物膜表面價格低廉且易于制造,可以在玻璃,乳膠,塑料和金屬表面上形成,能應用在導管和其他需要高局部濃度抗菌劑的醫療設備。成果“Coatable and Resistance-Proof Ionic Liquid for Pathogen Eradication”發表在《ACS Nano》

        【離子凝膠形成】

        單體(N,N-二甲基丙烯酰胺),交聯劑(二甘醇二乙烯基醚)和引發劑分子以蒸氣形式引入腔室,通過加熱細絲以激活引發劑,促進單體聚合,并在細絲下方交聯到基材上。然后浸泡疏水性IL,(2-己基乙基)乙烯二銨雙(三氟乙烷磺?;0穂Tf2N]以形成離子凝膠。

        表面涂層離子凝膠形成示意圖。(A)在iCVD腔室內,單體、交聯劑、引發劑分子以蒸氣形式引入腔室。加熱細絲激活引發劑以促進單體的聚合并在細絲下方交聯到基材上。(B)在透明導尿管部分上交聯的聚合物的iCVD保形膜形成的圖示。(C)聚合膜用IL浸泡。(D)膜在IL浸漬形成離子凝膠。

        【IL的抗菌活性】

        亞微摩爾濃度級別的IL可抑制液體培養基中九種臨床相關細菌致病菌株的生長(圖2 A,B):革蘭氏陰性細菌(鮑曼不動桿菌ATCC19606,大腸桿菌AIG221,大腸菌素耐藥性大腸桿菌AIG222,大腸桿菌ATCC11775,肺炎克雷伯氏菌ATCC133883,銅綠假單胞菌PAO1和銅綠假單胞菌PA14,腸炎沙門氏菌RGF)和革蘭氏陽性菌(金黃色葡萄球菌ATCC12600)。將細胞鮑曼不動桿菌ATCC19606(圖2 D)和銅綠假單胞菌PAO1(圖2 E),將它們分別加入有傷口小鼠的背部表面,小鼠體重無變化,且無皮膚刺激和炎癥的跡象,說明該模型中IL的無毒性(圖2 F,G)。

        IL的體內抗菌特性和抗感染活性。(A)在體外對鮑曼不動桿菌(菌株ATCC19606)、大腸桿菌(菌株ATCC11775,AIG221,和AIG222,粘菌素抗性)、肺炎克雷伯(株ATCC133883)、銅綠假單胞菌(菌株(PAO1和PA14)、腸炎鏈球菌(菌株RGF)和金黃色葡萄球菌(菌株ATCC12600)的MIC測定。(B)鮑曼不動桿菌ATCC19606和銅綠假單胞菌PAO1的最小殺菌濃度(MBC)。(C)IL在小鼠中的抗感染活性。(D)鮑曼不動桿菌ATCC19606和(E)銅綠假單胞菌PAO1的CFU。以小鼠的體重變化來監測(F)鮑曼不動桿菌ATCC19606和(G)銅綠假單胞菌PAO1的毒性。

        【IL的耐藥性】

        為期20天的縱向實驗(圖4 A)表明病原銅綠假單胞菌PAO1、野生型菌株(大腸桿菌AIG221)、菌株耐粘菌素/多粘菌素E,(大腸桿菌AIG222)和ypermutant菌株(大腸桿菌ΔmutS)對IL均無產生抗藥性。傳統的抗生素(環丙沙星和多粘菌素)容易產生耐藥性,需增加2048倍劑量才能殺死細菌。

        長時間暴露于IL后細菌抵抗力的演變。(A)耐藥性分析方法的示意圖。(B)野生型大腸桿菌,(C)抵抗大腸菌素的大腸桿菌和(D)高變大腸桿菌暴露于IL后MIC變化或環丙沙星連續傳代20天后的細菌抵抗力。

        離子凝膠涂層對鐵離子的螯合。(A)通過將離子凝膠涂層的導管浸入鐵離子溶液進行鐵螯合。(B)鐵螯合后,導管段的SEM照片。(C)EDS光譜顯示涂層前導管的元素組成。(D)EDS光譜。

        【離子凝膠涂層的抗生物膜功能】

        作者通過在動態和靜態條件下用暴露于細菌的IL涂覆的玻璃狀流通池表面進行生物膜形成測定,對生物膜細胞進行了染色,并用共聚焦顯微鏡對樣品進行分析,以評估IL涂層的抗生物膜功能。細菌無法在涂有IL的表面上形成生物膜(圖6 B)。與未涂覆的導管相比,涂覆IL的導尿管包含的細菌細胞少5個數量級(圖6 C,D)。聚二甲基丙烯酰胺薄膜沒有防污活性,但浸有IL的薄膜則有很強的防污性。盡管生物膜是造成絕大多數不可治愈的細菌感染的原因,但目前擁有的大多數醫療設備都沒有抗生物膜的特性??刮⑸锖涂股锬げ牧贤ǔ:馨嘿F且難以制造。因此,這種IL涂層材料在靜態和動態條件下均能防止生物膜形成的能力說明它們的臨床適用性。

        IL涂層材料的抗生物膜活性。(A)涂有交聯聚二甲基丙烯酰胺層的載玻片可防止細菌生物膜形成。(B)防止玻璃表面形成生物膜。(C)在iCVD腔室中(右),將導管管段涂上一層交聯聚二甲基丙烯酰胺薄膜,使其水平(Reg CVD)或垂直(CVD)取向。(D)離子凝膠涂料顯示出非常高的抗菌和防污活性。

        【總結】

        總之,作者證明了通過將疏水性IL功能化到玻璃狀和聚合物表面上來預防細菌感染。IL在體外對9種病原體表現出有效的抗菌活性、不選擇細菌耐藥性,并且在體內顯示出抗感染活性。形成的涂層材料可完全阻斷銅綠假單胞菌形成生物膜。IL被固定形成離子凝膠,其抗菌活性得以保留,同時使離子凝膠涂覆的表面無菌。離子凝膠膜在苛刻的流動條件下24小時后仍有高度的抗菌性和生物膜抗性。這種基于IL的表面可附著在任何表面,并且可對其物理和抗菌特性進行優化,使其適用于一系列臨床和工業應用。

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