Sharklet (material)

Sharklet , tillverkad av Sharklet Technologies, är en bioinspirerad plastfolieprodukt strukturerad för att förhindra tillväxt av mikroorganismer , särskilt bakterietillväxt . Det marknadsförs för användning på sjukhus och andra platser med relativt stor potential för bakterier att sprida sig och orsaka infektioner. Beläggning av ytor med Sharklet fungerar på grund av produktens ytas nanoskaliga struktur . ^{[ citat behövs ]}

Inspirationen till Sharklets konsistens kom genom analys av strukturen hos hajskinn , som inte drar till sig havstulpaner eller annan biopåväxt , till skillnad från fartygsskrov och andra släta ytor. Texturen visade sig senare också stöta bort mikrobiell aktivitet. ^{[ citat behövs ]}

Historia

Sharklet-materialet är bioinspirerat och utvecklades av Dr. Anthony Brennan, materialvetenskap och ingenjörsprofessor vid University of Florida , samtidigt som han försökte förbättra bottenfärgstekniken för fartyg och ubåtar vid Pearl Harbor.

Brennan insåg att hajar inte upplever påväxt. Han observerade att hajens hudtänder är ordnade i mikrometerskalan i ett distinkt diamant upprepande mikromönster med miljontals små revben. Bredd-till-höjd-förhållandet mellan hajtand-riblets motsvarade hans matematiska modell för texturen av ett material som skulle avskräcka mikroorganismer från att sedimentera. Det första testet som gjordes visade en 85% minskning av grönalgernas sättning jämfört med släta ytor.

Textur

Sharklets textur är en kombination av "ås" och "ravin" i mikrometerskala.

Resistens mot bakteriell vidhäftning

Adherensförebyggande och translokationsrestriktioner har visats och tros bidra väsentligt till att begränsa risken för enhetsrelaterade infektioner.

Sharklets topografi skapar mekanisk påfrestning på sedimenterande bakterier, ett fenomen som kallas mekanotransduktion . Nanokraftgradienter orsakade av ytvariationer inducerar spänningsgradienter inom lateralplanet av ytmembranet hos en sedimenterande mikroorganism under initial kontakt. Denna stressgradient stör normala cellfunktioner, vilket tvingar mikroorganismen att tillhandahålla energi för att justera sin kontaktyta på varje topografisk funktion för att utjämna påfrestningarna. Denna energiförbrukning är termodynamiskt ogynnsam för nybyggaren, vilket får den att söka efter en annan yta att fästa vid. Sharklet är dock gjord av samma material som andra plaster.

Det fysiska arrangemanget förbättrar hydrofobiciteten hos enhetens yta så att bakteriens vidhäftningsenergi är otillräcklig för vidhäftning och/eller kolonisering [ ^{citat behövs ]} .

Ytkontamination i miljön ger en potentiell reservoar för patogener att kvarstå och orsaka infektion hos känsliga patienter. Mikroorganismer koloniserar biomedicinska implantat genom att utveckla biofilmer, strukturerade gemenskaper av mikrobiella celler inbäddade i en extracellulär polymermatris som är vidhäftande till implantatet och/eller värdvävnaderna. Biofilmer är ett viktigt hot mot människors hälsa eftersom de kan hysa ett stort antal patogena bakterier. Upp till 80 % av bakterieinfektioner hos människor involverar mikroorganismer från biofilmer, och biofilmbildning på medicintekniska produkter kan leda till sjukhusinfektioner och potentiellt högre dödlighet. Att bo i medicintekniska produkter är förknippat med hög infektionsrisk, med tanke på den överflöd av bakterieflora på mänsklig hud och risken för kontaminering från andra källor. Det faktum att många av de patogener som är ansvariga för dessa infektioner är multiresistenta, eller t.o.m. panresistant, har blivit särskilt problematisk, med få behandlingsalternativ som är tillgängliga för sjukvårdspersonal och industrin söker säkra och effektiva sätt att förhindra enhetsrelaterade infektioner.

Sharklet -mikromönster kan införlivas på ytorna av en mängd olika medicinska apparater under tillverkningsprocessen. Detta mikromönster är effektivt mot biofouling och mikrobiell vidhäftning och är giftfritt. Det har därför potential att hjälpa till att kontrollera infektioner på medicinsk utrustning såsom perkutan utrustning. Sharklet-mikromönster har visat sig kontrollera biovidhäftningen av ett brett spektrum av marina mikroorganismer, patogena bakterier och eukaryota celler. De minskar S. aureus och S. epidermidis efter exponering för en simulerad vaskulär miljö med 70 % eller mer jämfört med jämna kontroller. Detta mikromönster minskar på liknande sätt blodplättsvidhäftning och fibrinhöljebildning med cirka 80 %. En in vitro-studie visade att den effektivt minskade koloniseringen av S. aureus och P. aeruginosa bakteriella patogener. Viktigt är att denna infektionskontroll uppnåddes utan hjälp av antimikrobiella medel.

Se även

externa länkar

Teknik inspirerad av hajar
Srinivasan, Hari (26 mars 2015). "Pansarliknande hajskinn kan erbjuda en plan för försvar mot superbugs" . PBS Newhour . Hämtad 29 mars 2015 .