Für die Millionen von Menschen gezwungen, auf einem Kunststoffrohr verlassen, um ihren Urin zu beseitigen, die Entwicklung einer Infektion ist fast eine 100 -Prozent-Garantie nach nur vier Wochen. Aber mit Hilfe eines kleinen blasen weht, biomedizinische Ingenieure hoffen, Erleichterung , um Harnröhren überall zu bringen.
Über die Hälfte der Zeit , das Innere des langfristigen Blasenkathetern werden von Biofilmen geplagt - Strukturen von Bakterienkolonien , die sehr schwer zu töten sind gebildet . Einmal eingerichtet , ist es nur eine Frage der Zeit, bis der Biofilm wird eine einladende Gastgeber für andere gefährlichere Bakterien oder beginnt Harnableitung ersticken , Undichtigkeit verursachen - oder sogar Gewalteinwirkung auf den Körper des Patienten .
Duke University Ingenieure haben eine neue Blasenkatheter Design, das fast die gesamte schwer zu töten Biofilm von den Wänden des Katheters zu beseitigen entwickelt . Statt sich auf teure antibakterielle Beschichtungen , verwenden die Forscher physikalische Verformung , um die Infektions Film aus seiner Verankerung zu klopfen.
" Ein Biofilm ist wie eine Stadt, die schützt und beherbergt schädliche Bakterien ", sagte Vrad Levering , Doktorand in der biomedizinischen Technik . "Unsere Lösung ist wie ein Erdbeben , die die Infrastruktur zerstört , so dass die Trümmer leicht weg von einer Flut von Urin gewaschen werden. "
Die Studie erscheint online im Erweiterte Healthcare Materials .
Einer von fünf Menschen ins Krankenhaus eingeliefert erfordert ein Blasenkatheter , einen Beitrag zu der mehr als 30 Millionen jedes Jahr in den Vereinigten Staaten verwendet. Diese Katheter sind die Nummer eins Ursache von nosokomialen Infektionen in den Vereinigten Staaten .
Außerhalb des Krankenhauses , Katheter werden allgemein von Lähmung Opfer und immobilen älteren erforderlich. Und mit einer alternden Bevölkerung , ist die Verwendung von Kathetern wahrscheinlich in den kommenden Jahrzehnten zu erhöhen.
Seit Jahren haben die Forscher auf die Entwicklung von antimikrobiellen Behandlungen , um die Bildung von Biofilmen zu stoppen konzentriert, aber , wie die Statistiken zeigen , haben sie noch eine kostengünstige, effektive Lösung zu finden. Neben den Kosten und technischen Herausforderungen , viele Ärzte befürchten antimikrobielle Lösungen würden die Entwicklung von Antibiotika-resistenten superbugs fördern.
So Duke Entwickler sich zum Äußeren des Zylinders zu denken.
" Wir liefen Experimente zeigen, dass , wenn Sie einen elastischen Gummistück an einer geeigneten Geschwindigkeit zu strecken , Sie können verschiedene Arten von klebrigen Biofilm direkt an seiner Oberfläche Pop ", sagte Xuanhe Zhao, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften , dessen Team eine Partnerschaft mit dass von Gabriel Lopez, Professor für Biomedizinische Technik .
" Diese Tests wurden bei der Reinigung eingetauchte Oberflächen in der Meeresumwelt ausgerichtet , aber das Prinzip hat viele Anwendungsmöglichkeiten ", so Lopez . " Also dachten wir , warum nicht Katheter ? "
Das erste Modell verfügt über einen einzelnen Kanal , der mit Flüssigkeit oder Luft , die parallel zur Haupt Harnwege aufgeblasen werden kann , mit nichts als einem dünnen, flexiblen Barriere zwischen den beiden. Schub Flüssigkeit durch die kleinen Aufblaskanal zwingt die dünne Wand in den Harnwegen , während die Außenabmessungendes Katheters intakt.
Ein Prototyp aus einem 3D- gedruckter Form geformt funktionierte wunderbar , sagte Levering . Die plötzliche Verformung abgehoben mehr als 90 Prozent der Biofilm , der sich von einem Strömungs Anpassen der langsamen Bewegung von Urin gewaschen wurde. Biofilm an der Wand gegenüber der Inflation Kanal war meist unverletzt , aber die kooperativen Team plant, einen neuen Prototyp mit der Inflation Kanäle auf beiden Seiten des Hauptkanals laufen zu produzieren.
Lopez glaubt, dass die Demonstration ist ein klares Proof-of- Prinzip , dass ihre einfache mechanische Lösung könnte den Katheter Branche revolutionieren . Da das Design würde niedrigen Implementierungskosten zu haben, eng hält sich an die Dimensionen der aktuellen Katheter und wäre leicht für medizinische Kliniker zu bedienen, hofft das Team, bringen es auf den Markt und ist derzeit auf der Suche nach Partnern.
" Es gibt mehr als 30 Millionen von ihnen jedes Jahr verwendet wird ", sagte Levering . " Und für eine Technologie, die in 50 Jahren kaum verändert hat , ist das Problem Art grauenhaft. Wir hoffen, dass wir eine Lösung gefunden haben . "
Levering sagte das allgemeine Konzept hat potenzielle Anwendungen für eine breite Palette von Branchen derzeit von Biofilmen geplagt , wie Milchverarbeitung, Erdöl- Transport, Stadt Trinkwasser und Wärmetauscher.
"Wir wollen nicht über den Kopf bekommen , aber es gibt viele andere Orte, wo Biofilme schwerwiegende Probleme ", sagte Levering . "Es ist ein Multi- Milliarden-Dollar - pro - Jahr Problem für Meerwasserfilterallein. Es gibt definitiv andere potenzielle Märkte gibt. "