医院或医疗诊所可能看起来是你最不希望得到严重感染的地方，然而每年有近170万美国人发生感染，导致近10万人死于感染相关的并发症，直接医疗支出达300亿美元。据专家介绍，医疗设备，如导管、支架、心脏瓣膜和心脏起搏器是主要的罪魁祸首，占所有感染的三分之二。它们的表面经常被涂上危险的细菌膜。然而，由加州大学洛杉矶分校(UCLA)科学家领导的团队开发的一种独特的表面处理方法可以帮助提高这些设备的安全性，同时也减少医疗系统的财务压力。
这项新技术已经在实验室和临床环境中进行了测试，包括在设备表面沉积两性离子材料的薄涂层，并使用紫外线照射将该层永久性地粘合到底层基材上。由此产生的屏障可以防止病菌和其他潜在危险的有机材料粘附在表面上并感染人。
该团队的成果于2022年5月19日发表在《先进材料》杂志上。
在实验室里，研究人员将这种表面处理方法应用于几种常用的医疗设备材料，然后测试了修改后的材料对各种类型的细菌、真菌和蛋白质的抵抗力。他们发现，这种处理方法使生物膜的生长减少了80%以上--在某些情况下高达93%，具体取决于微生物菌株。
加州大学洛杉矶分校材料创新系Myung Ki Hong博士教授、该研究的资深作者Richard Kaner说：“修改后的表面对微生物和蛋白质表现出强大的抵抗力，这正是我们所要实现的。”这些表面大大减少甚至防止了生物膜的形成。
“而且我们的早期临床结果也很出色，”Kaner补充说。
这项临床研究涉及16名长期使用导尿管的人，他们改用经过新的两性离子表面处理的硅胶导尿管。这种改良的导尿管是Kaner在其实验室中成立的一家名为SILQ技术公司的第一个产品，并已被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于病人。
10名患者将他们使用表面处理过的导管的尿路情况描述为“好得多”，13名患者在研究期结束后选择继续使用新的导尿管，而不是传统的乳胶和硅胶选择。
“几周前，一位患者来到加州大学洛杉矶分校，感谢我们改变了她的生活--作为一名材料科学家，我从未想过这是可能的，”Kaner说。“她以前的导尿管在四天左右就会被堵住。她很痛苦，需要反复的医疗程序来更换它们。通过我们的表面处理，她现在每三周来一次，她的导尿管完美地工作，没有结壳或闭塞--这是她以前的导尿管经常发生的情况。”
加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所的成员，同时也是化学和生物化学以及材料科学和工程的杰出教授Kaner说，这种与导尿管有关的尿路问题说明了困扰其他医疗设备的问题，这些设备一旦插入或植入，可能成为细菌和有害生物膜生长的温床。这些具有高度弹性的生物膜抽出的致病细胞随后在体内引起反复感染。
作为回应，医务人员经常给使用这些设备的病人使用强效抗生素，这种短期的补救措施带来了长期的风险，即产生威胁生命的抗生素抗性“超级细菌”感染。Kaner说，抗生素的处方越广泛和频繁，细菌就越有可能对它们产生抗药性。世界卫生组织2014年的一份具有里程碑意义的报告认为这种抗生素的过度使用是一个迫在眉睫的公共卫生威胁，官员们呼吁采取积极的应对措施，以防止“在一个后抗生素时代，几十年来可以治疗的普通感染和轻微伤害可以再次致命”。
Kaner说：“这项技术的优点是它可以在不使用抗生素的情况下防止或尽量减少生物膜的生长。它保护了使用医疗器械的病人--因此也保护了我们所有人--免受微生物耐药性和超级细菌扩散的影响。”
Kaner说，众所周知，表面处理的两性离子聚合物具有极强的生物相容性，它们非常紧密地吸收水分，形成一层薄的水合屏障，防止细菌、真菌和其他有机材料粘附在表面上。而且，他指出，这项技术非常有效，无毒，与目前其他医疗设备的表面处理相比，成本相对较低，如抗生素或银浸润涂层。
Kaner说，除了用于医疗设备外，这种表面处理技术还可以用于非医疗领域，有可能延长水处理设备的寿命，并改善锂离子电池的性能。
这项研究的资金来源包括美国国家卫生研究院、美国国家科学基金会、加拿大卫生研究院、SILQ技术公司和加州大学洛杉矶分校的可持续发展大挑战。
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