토론토 대학은 구부러진 이식형 의료 기기가 박테리아 성장으로 이어질 수 있음을 설명합니다.

토론토 대학교 응용 과학 및 공학부 연구진의 연구에 따르면 의학적으로 이식 가능한 재료의 굽힘이나 비틀림과 같은 기계적 변형이 잠재적으로 유해한 생물막 형성에 큰 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌습니다. 논문에 설명된 이 연구 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 발표된 연구에 따르면 실리콘이라고도 알려진 폴리디메틸실록산(PDMS)과 같은 탄성 물질을 약간만 구부려도 미세한 균열이 생겨 박테리아가 서식하기 완벽한 환경이 됩니다." 이러한 종류의 물질은 모든 종류의 생물의학 응용 분야에 사용됩니다. "카테터부터 기관 튜브 및 보형물 유방 보형물에 이르기까지"라고 교수진의 재료 과학 및 공학과 부교수이자 새 연구의 수석 저자인 Ben Hatton이 말했습니다. "이러한 재료에서 미생물 생물막이 형성되는 것은 흔한 일이지만 우리는 그들은 실리콘 및 기타 고무 재료를 구부리면 이러한 균열이 가역적으로 열리고 닫히는 정도와 생물막 형성 측면에서 얼마나 큰 차이를 만드는지에 놀랐습니다." 생물막은 표면에서 자라는 유기체의 복잡한 공동체입니다. 개별 미생물 세포는 항생제와 신체의 자연적인 방어 시스템 모두에 취약하지만, 생물막 환경은 이러한 개입으로부터 미생물 세포를 보호할 수 있으며, 이는 지속적인 감염으로 이어질 수 있습니다. 수술 후 때때로 발생하는 의료 기기 생물막과 관련된 감염은 심각할 수 있습니다. 건강상의 위험 - 입원 기간을 연장하거나 퇴원한 환자의 재입원을 초래합니다. Hatton과 그의 팀은 이러한 감염으로 이어질 수 있는 생물막 형성을 방지하기 위해 새로운 재료, 코팅 및 기타 접근법을 개발하는 전 세계 여러 그룹 중 하나입니다. .""그러나 최근 연구에서 그들은 좀 더 근본적인 것을 연구하기로 결정했습니다. 즉, 이러한 군집 미생물 유기체가 애초에 어떻게 발판을 마련하는가?"부분적으로 이것은 우리 그룹에서 취하는 다학제적 접근 방식에서 비롯됩니다."라고 Hatton은 말합니다. "우리는 미생물학과 재료과학뿐만 아니라 기계공학도 결합하고 있습니다. 왜냐하면 우리는 기계적 응력, 변형 및 변형에 관해 이야기하고 있기 때문입니다. 이러한 굽힘 효과는 이전에는 발견되지 않았던 것입니다. "팀은 요로 카테터에 사용되는 상용 등급 의료용 튜브뿐만 아니라 자체 합성한 일부 실리콘 샘플을 포함하여 다양한 실리콘 샘플을 테스트했습니다. 그런 다음 이러한 샘플에 기계적인 힘을 가하여 표면을 만들었습니다. 그들의 실험에서는 미세균열이 매우 쉽게 형성될 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. "우리가 한 한 가지 일은 일반 실험실 티슈로 미세균열을 여러 번 닦는 것뿐이었습니다"라고 생의학공학연구소의 박사과정 학생인 Desmond van den Berg는 말했습니다. Hatton Lab의 동료 연구원인 Dalal Asker와 Tarek Awad가 공동 집필한 이 논문의 주요 저자입니다. "이런 닦아도 표면 손상을 일으키기에 충분했습니다. 눈으로는 여전히 괜찮아 보이지만 현미경으로 보면 이미 박테리아가 들어갈 수 있는 크기의 미세 균열을 볼 수 있습니다. 박테리아는 크기가 몇 마이크로미터에 불과하므로 많은 시간이 걸리지 않습니다." 다른 샘플은 거칠고 능선이 있는 패턴으로 눌러 일련의 규칙적인 간격의 미세 균열을 생성했습니다. 그런 다음 모든 샘플을 박테리아 배양 플레이트에 놓고 파종했습니다. 이러한 유형의 연구에서 모델 유기체로 일반적으로 사용되는 생물막 형성 박테리아인 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)을 사용하여 성장시킨 후 샘플을 형광 염료로 처리하여 부착된 박테리아를 광학 현미경으로 녹색으로 빛나게 했습니다." 반 덴 버그(van den Berg)는 “구부러진 샘플에서는 압축된 쪽보다 인장된 쪽의 박테리아 수가 4~5배 더 많았습니다.”라고 말했습니다. 이 세포들은 어디에서 자랄 것인지에 대한 완전한 선택권을 가지고 있지만, 분명히 모든 미세 균열이 열리는 쪽을 좋아합니다." 상대적으로 박테리아가 없는 유일한 샘플은 팀의 자체 실험실에서 합성되어 그대로 남아 있는 샘플이었습니다. van den Berg는 "우리가 어떤 식으로든 손상시키지 않은 상업적으로 생산된 제품에도 포장에서 바로 꺼내자마자 이미 미세 균열이 있었습니다"라고 말합니다. "우리는 이러한 현상이 제조 공정을 통해 유입된 것으로 의심합니다. 이는 플라스틱이 압출이나 사출 성형에 의해 튜브나 다른 모양으로 형성되는 방식에서 발생합니다."Hatton은 이번 연구가 미생물 부착을 촉진하는 표면 특징을 도입하는 것이 얼마나 쉬운지를 강조한다고 말합니다. 외과 의사의 경우 한 가지 의미는 다음과 같습니다. 사용 중에 튜브나 보형물과 같은 실리콘 장치가 구부러지는 상황을 주의 깊게 살펴보고, 장력이 가해지고 있는 측면에 특별한 주의를 기울이십시오. 이때부터 감염이 시작될 수 있습니다." 그렇지 않으면 애초에 왜 고무로 만들겠습니까?"라고 Hatton은 말합니다. "그러나 아마도 우리는 이러한 표면 균열을 제어하거나 숨기는 방법에 대해 더 많이 배울 수 있을 것입니다. 문제. 표면 손상을 줄이는 방법을 연구하거나 그러한 균열의 형성을 줄이기 위해 실리콘 표면을 수정하는 것이 우리가 지금 연구하고 있는 것입니다." 이 연구는 캐나다 혁신 재단(Canadian Foundation for Innovation), University of 토론토, 연구 기금의 새로운 개척지 및 Connaught 재단.