Cīnoties pret antibiotiku rezistenci, tiek izstrādāta jauna tehnoloģija, kas palīdzētu implantu ievietošanas procesā.
Zviedrijas Čalmersas Tehnoloģiju universitātē ir izgatavots kas jauns. Ar gandrīz infrasarkano gaismu uzkarsējot mazus zelta nanorodus, tiek nogalinātas baktērijas uz implanta virsmas. Tas kļūst sterils. Pētnieki prezentē jaunu pētījumu, kas uzlabo izpratni par gaismas ietekmi uz zelta stienīšiem un kā var mērīt to temperatūru.
Infekcijas var rasties operāciju gaitā, taču risks ievērojami palielinās, ja tiek izmantoti svešķermeņi kā ceļu protēzes. Materiālu klātesamība pavājina imunitātes sistēmu, tāpēc bieži tiek uzsākta antibiotiku terapija. Ja sekmējas infekcija, nepieciešamas augstas dozas ar ilgstošām terapijām. Tas spēj novest pie antibiotiku rezistences, kas, kā skaidro PVO, ir viens no lielākajiem draudiem cilvēka veselībai.
Karstums nonāvē baktērijas
Tehnoloģijas metodē, kas izgatavota universitātē, tiek izmantoti nanometra izmēra stienīši, ko piestiprina implanta virsmai. Kad gandrīz infrasarkanā (NIR) gaisma nonāk uz implanta virsmas, stienīši uzsilst un darbojas kā nelieli karsēšanas elementi. Tāpēc, ka elementi ir tik mazi, process ir lokāls, nogalinot baktērijas bez apkārtējo audu pakļaušanas.
“Zelta stienīši absorbē gaismu, zeltā esošie elektroni tiek aktivēti, un stienīši izstaro siltumu. Varētu teikt, ka tie darbojas kā nelielas pannas, kas uzkarsē baktēriju līdz nāvei,” saka Maija Ūsitalo, doktorantūras studente Čalsmersas universitātē. Viņa arī ir pētījuma vadošā autore.
NIR gaisma ir neredzama neapbruņotai acij, bet spēj penetrēt cilvēka audus. Šāda funkcija ļauj uzsildīt nanorodus uz ķermenī esošas implanta virsmas, vien starojot gaismu uz ādas. Zelta stienīši ir reti izkārtoti un sedz aptuveni 10 procentus implanta virsmas. Tas nozīmē, ka materiāla labvēlīgās funkcijas kā piesaiste pie kaula, ir neskartas.
“Mērķis ir pielāgot stienīšu izmērus. Ja tie tiek izgatavoti nedaudz pa lielu vai pa mazu, tie absorbē nepareizo gaismas viļņa garumu. Mēs vēlamies, lai uztvertā gaisma veiksmīgi kļūst cauri ādai un audiem. Tāpēc, ka implants atrodas ķermeņa iekšpusē, gaismai jāsasniedz protēzes virsma,” saka Martins Andersons, profesors un pētījuma vadītājs.
Precīzi temperatūras mērījumi
Lai precīzāk saprastu tehnoloģijas principu un kā NIR sildītie stienīši ietekmē gan baktērijas, gan cilvēka šūnas, pētniekiem ir jāmēra stienīšu temperatūra. Nelielā izmēra dēļ to ir neiespējami paveikt ar standarta termometru, tāpēc bija jāizmanto rentgena stari, lai izpētītu, kā kustās zelta atomi. Metode ļauj rast precīzus mērījumus.
“Temperatūra nedrīkst pārsniegt 120 grādus pēc celsija, jo augstākas temperatūras var likt stienīšiem zaudēt formu un transformēties par lodēm. Tā rezultātā tie zaudē savas optiskās spējas un vairs nevar efektīvi absorbēt NIR gaismu, kas liedz tiem uzsilt.”
Ūsitalo izceļ, ka sildīšana ir izteikti lokāla ar zemu enerģijas pārnesi uz apkārtējo vidi. Tas ir vitāli, lai negatīvi neietekmētu apkārtējos audus.
Pētnieki cer, ka metodi varēs izmantot arī citu materiālu implantiem kā titāna vai dažādu plastmasu.
Zelta stienīši kļūst antibakteriāli
Paši par sevi zelta nanorodi uz virsmas ir pilnībā pasīvi, tas ir, pirms reakcijas ar NIR gaismu. Kad tie tiek aktivēti, stienīši kļūst karsti, uzsākot antibakteriālo efektu.
“Mēs varam kontrolēt, kad virsmai jākļūst antibakteriālai un kad nē. Kad mēs izslēdzam gaismu, virsma vairs nav antibakteriāla un atgriežas sākotnējā stāvoklī. Tā ir priekšrocība, jo daudzām antibakteriālām virsmām ir negatīvi efekti uz dzīšanas procesu,” saka Andersons.
“Primāri ticam, ka NIR gaisma jāizmanto īsi pēc implanta ievietošanas un brūces aizvēršanas. Uzsildot zelta stienīšus, varam likvidēt jebkādas baktērijas, kas, iespējams, uzsēdušās uz protēzes virsmas operācijas laikā.” Mērķis ir tehnoloģiju ieviest veselības aprūpē.
Visas baktērijas mirst no stienīšu karstuma, taču bojātas var tikt arī parastās šūnas.
“Ja pāris cilvēka šūnas tiek iznīcinātas NIR sildīšanas procesā, ķermenis ātri ģenerē jaunas, tāpēc ietekme uz dzīšanu ir minimāla,” saka Andersons.
NIR karsētu zelta nanorodu tehnoloģija ir iepriekš testēta vēža izpētē. Čalmersas izpētes grupa ir pirmā, kas izmanto tehnoloģiju, lai sekmētu antibakteriālu implantu virsmu ar augstu precizitāti un kontroli.
Avots: Phys
