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取材中世纪花窗玻璃技术,新“生物活性玻璃”数小时内消灭细菌

2024-11-02 222

医疗过程中引发的细菌感染是严重问题,不小心便会因此死亡。美国阿斯顿大学研究人员现在开发新的生物活性玻璃,并取材中世纪花窗玻璃的制造技术,可以在数小时内消灭可能致命的细菌。

生物活性玻璃(Bioactive glass,BAG)是一种具生物相容性的人工生物材料,能当作人体植入物修复、替换以及促进新骨生长,且既能够与骨组织成键结合、同时又能与软组织相连接,常见于牙科(牙齿填充物)和骨科(骨植入物)应用。

BAG 可由不同金属组成,美国阿斯顿大学团队现在采用与中世纪制造花窗玻璃(stained glass)相似的方法,在高温 1,000 ℃ 的火炉中制出含微量钴的生物活性玻璃,接着玻璃快速冷却不结晶,研究人员再将含不同钴浓度的生物玻璃磨成粉,丢进培养皿中与细菌搏斗,测试不同钴浓度的生物玻璃灭菌能力是否有差别。

实验结果指出,钴浓度最高的生物活性玻璃在短短 6 小时内就消灭大肠杆菌群,24 小时内消灭可能在手术过程中感染的白色念珠菌(Candida albicans),以及 24 小时内杀死 99% 金黄色葡萄球菌(Staphyloccus aureus)。

进一步观察发现,细菌是因为与生物活性玻璃中的金属离子接触后,细胞壁遭金属离子分解破裂而死亡;其他研究中,也表明含有铜、锌、银的生物活性玻璃具类似抗菌特性。

研究团队表示,这种金属生物活性玻璃能当作手术部位的生物可降解填充物,第一时间阻止细菌感染;另一个重要用途则为导尿管:导尿管刚接上时虽然无菌,但当尿袋集满后,细菌就可能沿着导管爬回膀胱引发尿路感染,难以用抗生素治疗,是引发败血症的第二大原因,如果将抗菌生物活性玻璃结合导尿管,就能避免细菌回到患者体内。

根据欧洲疾病预防控制中心(ECDC)数据,欧洲每年超过 400 万人患上医疗照顾相关感染(HAI),约 37,000 人因感染而死亡,新的抗菌生物活性玻璃可作为廉价的抗菌植入物或涂层,用来对抗医疗中最常见的感染源。

新论文发表在《ACS Biomaterials》期刊。

  • ‘Stained glass’ technique kills deadly hospital bacteria
  • Medieval “stained glass" technique prevents bacterial infections

(首图来源:阿斯顿大学)

2019-03-12 13:32:00

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