Sharklet , fabricado por Sharklet Technologies, es un bio-inspirado producto de lámina de plástico estructurado para impedir microorganismo crecimiento, en particular el crecimiento bacteriano . Se comercializa para su uso en hospitales y otros lugares con un potencial relativamente alto de que las bacterias se propaguen y causen infecciones. [1] El recubrimiento de superficies con Sharklet funciona debido a la textura a nanoescala de la superficie del producto.
La inspiración para la textura de Sharklet vino a través del análisis de la textura de la piel de tiburón , que no atrae percebes u otras bioincrustaciones , a diferencia de los cascos de los barcos y otras superficies lisas. Más tarde se descubrió que la textura también repele la actividad microbiana.
Historia
El material Sharklet tiene inspiración biológica y fue desarrollado por el Dr. Anthony Brennan, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Florida , mientras intentaba mejorar la tecnología antiincrustante para barcos y submarinos en Pearl Harbor. [2]
Brennan se dio cuenta de que los tiburones no experimentan incrustaciones. Se observó que la piel de tiburón dentículos están dispuestos en la escala de micras en una distinta diamante repitiendo micro-patrón con millones de pequeñas costillas. [2] La relación ancho-alto de las costillas de los dentículos de tiburón correspondía a su modelo matemático para la textura de un material que desalentaría la sedimentación de microorganismos . La primera prueba realizada mostró una reducción del 85% en el asentamiento de algas verdes en comparación con las superficies lisas. [3]
Textura
La textura de Sharklet es una combinación de "cresta" y "barranco" a escala micrométrica.
Resistencia a la adhesión bacteriana
Se ha demostrado la prevención de la adherencia y la restricción de la translocación, y se cree que contribuyen significativamente a restringir el riesgo de infecciones asociadas al dispositivo.
La topografía de Sharklet crea estrés mecánico en las bacterias que se depositan, un fenómeno conocido como mecanotransducción . Los gradientes de nanofuerza causados por variaciones de la superficie inducen gradientes de tensión dentro del plano lateral de la membrana de la superficie de un microorganismo que se asienta durante el contacto inicial. Este gradiente de estrés interrumpe las funciones celulares normales, lo que obliga al microorganismo a proporcionar energía para ajustar su área de contacto en cada característica topográfica para igualar los esfuerzos. Este gasto de energía es termodinámicamente desfavorable para el colono, induciéndolo a buscar una superficie diferente a la que adherirse. [4] Sharklet está hecho, sin embargo, con el mismo material que otros plásticos.
La disposición física mejora la hidrofobicidad de la superficie del dispositivo, de modo que la energía de unión de las bacterias es insuficiente para la adherencia y / o colonización [ cita requerida ] .
La contaminación ambiental de la superficie proporciona un reservorio potencial para que los patógenos persistan y causen infección en pacientes susceptibles. Los microorganismos colonizan los implantes biomédicos mediante el desarrollo de biopelículas, comunidades estructuradas de células microbianas incrustadas en una matriz polimérica extracelular que se adhieren al implante y / o los tejidos del huésped. Las biopelículas son una amenaza importante para la salud humana, ya que pueden albergar un gran número de bacterias patógenas. Hasta el 80% de las infecciones bacterianas en humanos involucran microorganismos de biopelículas, y la formación de biopelículas en dispositivos médicos puede provocar infecciones nosocomiales y una tasa de mortalidad potencialmente más alta. [5] La permanencia de dispositivos médicos se asocia con un alto riesgo de infección, dada la abundancia de flora bacteriana en la piel humana y el riesgo de contaminación de otras fuentes. El hecho de que muchos de los patógenos responsables de estas infecciones son resistentes a múltiples fármacos. , o incluso panresistente, se ha vuelto particularmente problemático, con pocas opciones de tratamiento disponibles para los trabajadores de la salud y la industria está buscando medios seguros y efectivos para prevenir infecciones asociadas con los dispositivos. [6]
Sharklet micro-patrones se pueden incorporar en las superficies de una variedad de dispositivos médicos durante el proceso de fabricación. Este micropatrón es eficaz contra las incrustaciones biológicas y la adherencia microbiana y no es tóxico. Por lo tanto, tiene el potencial de ayudar a controlar las infecciones en dispositivos médicos como los dispositivos percutáneos. Se ha demostrado que los micropatrones de tiburón controlan la bioadhesión de una amplia gama de microorganismos marinos, bacterias patógenas y células eucariotas. Reducen la colonización de S. aureus y S. epidermidis después de la exposición a un entorno vascular simulado en un 70% o más en comparación con los controles suaves. Este micropatrón reduce de manera similar la adhesión plaquetaria y la formación de vainas de fibrina en aproximadamente un 80%. [7] Un estudio in vitro demostró que redujo eficazmente la colonización de patógenos bacterianos S. aureus y P. aeruginosa . [6] Es importante destacar que este control de infecciones se logró sin la ayuda de agentes antimicrobianos .
Ver también
Referencias
- ^ Kaluzny, Kasia, " Cómo la nueva tecnología combate los insectos hospitalarios ", Noticias del hospital
- ^ a b " ' Inspirado por la naturaleza ' " . Sharklet Technologies Inc. 2010 . Consultado el 6 de junio de 2014 .
- ^ Alsever, Jennifer (31 de mayo de 2013). "Sharklet: una startup de biotecnología lucha contra los gérmenes con los tiburones" . Dinero de CNN.com .
- ^ Schumacher, JF; Long, CJ; Callow, YO; Finlay, JA; Callow, JA; Brennan, AB (2008). "Gradientes de nanofuerza diseñados para la inhibición del asentamiento (fijación) de esporas de algas nadadoras". Langmuir . 24 (9): 4931–7. doi : 10.1021 / la703421v . PMID 18361532 .
- ^ Kim, Eun; Kinney, William H .; Ovrutsky, Alida R .; Vo, Danthy; Bai, Xiyuan; Honda, Jennifer R .; Marx, Grace; Peck, Emily; Lindberg, Leslie; Falkinham, Joseph O .; Mayo, Rhea M .; Chan, Edward D. (9 de septiembre de 2014). "Una superficie con un micropatrón biomimético reduce la colonización de Mycobacterium abscessus" . Cartas de Microbiología FEMS . Prensa de la Universidad de Oxford (OUP). 360 (1): 17-22. doi : 10.1111 / 1574-6968.12587 . ISSN 0378-1097 . PMID 25155501 .
- ^ a b Xu, Binjie; Wei, Qiuhua; Mettetal, M. Ryan; Han, Jie; Rau, Lindsey; Empate, Jinfeng; Mayo, Rhea M .; Pathe, Eric T .; Reddy, Shravanthi T .; Sullivan, Lauren; Parker, Albert E .; Maul, Donald H .; Brennan, Anthony B .; Mann, Ethan E. (1 de noviembre de 2017). "El micropatrón de superficie reduce la colonización y las infecciones asociadas a dispositivos médicos" . Revista de Microbiología Médica . Sociedad de Microbiología. 66 (11): 1692–1698. doi : 10.1099 / jmm.0.000600 . ISSN 0022-2615 . PMC 5903250 . PMID 28984233 .
- ^ Mayo, Rhea M; Magin, Chelsea M; Mann, Ethan E; Bebedor, Michael C; Fraser, John C; Siedlecki, Christopher A; Brennan, Anthony B; Reddy, Shravanthi T (26 de febrero de 2015). "Un micropatrón diseñado para reducir la colonización bacteriana, la adhesión plaquetaria y la formación de vainas de fibrina para mejorar la biocompatibilidad de los catéteres venosos centrales" . Medicina clínica y traslacional . Springer Science and Business Media LLC. 4 (1): 9. doi : 10.1186 / s40169-015-0050-9 . ISSN 2001-1326 . PMC 4385044 . PMID 25852825 .
enlaces externos
- Tecnologías inspiradas en tiburones
- Srinivasan, Hari (26 de marzo de 2015). "La piel de tiburón con forma de armadura puede ofrecer un modelo para la defensa contra las superbacterias" . PBS Newhour . Consultado el 29 de marzo de 2015 .