可植入的聚合物表面的晶体间距作为微生物粘附的关键抑制剂

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 医疗设备工程 医疗设备工程

背景情况:

• 植入式医疗器械上的生物膜形成导致感染和耐药性,这带来了重大的临床挑战.
• 半晶体聚合物在其表面上具有明显的晶体 (排斥性) 和无形 (可附着) 阶段,为抗生物膜策略提供了潜力.
• 控制聚合物的表面形态对于防止细菌粘附和随后的生物膜发育至关重要.

研究的目的:

• 通过操纵形状记忆聚合物 (SMPs) 的表面特性来研究一种抗生物膜机制.
• 探索SMP中重复的形状恢复周期与它们防止细菌殖民的能力之间的相关性.
• 评估SMPs在预防生物膜形成和维持医疗器械应用中的 in vivo 疗效.

主要方法:

• 两种类型的形状记忆聚合物 (SMP) 经历了重复编程和形状恢复周期 (没有,一次,多次 - 10 次).
• 在每个恢复周期后,分析了表面形态,特别是晶体对齐和晶体间距.
• 在修改后的SMP表面培养了三种生物膜诱导细菌物种,以评估细菌粘附和生物膜形成.
• 在一只狗模型中植入了一个SMP管一年来取代胆道的部分,评估其体内性能.

主要成果:

• 重复的形状恢复周期促进了SMP表面上的晶相的逐渐对齐和生长,减少了无形间距.
• 增强的晶相对齐和减少的无形间距显著增加了在测试的细菌物种中的细菌排斥力.
• 在狗模型中体内植入SMP管,在一年内证明了良好的胆管功能,没有生物膜形成或狭窄.

结论:

• 通过重复的形状恢复来控制SMP的晶体结构是创建抗生物膜表面的有效策略.
• 动态的身体运动可能会驱动植入的SMP中的晶体相的对齐和生长,放大抗生物膜效应.
• 这种方法为开发下一代聚合物医疗器械提供了一个有希望的途径,这些医疗器械具有固有的抗生物膜形成的抵抗力.