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I ricercatori progettano l'unità miniaturizzata 3D-printed per trattare le otiti medie

Le otiti medie, anche conosciute come l'otite media, pregiudicano più di 80% dei bambini negli Stati Uniti. In un nuovo studio, i ricercatori hanno progettato un'unità miniaturizzata 3D-printed per inattivare Pseudomonas aeruginosa, un batterio comune che causa l'infezione.

L'unità--una schiera del jet di microplasma--genera il plasma, che è composto di particelle fatte pagare e di molecole reattive che precedentemente sono state indicate per inattivare i vari agenti patogeni. “Questo è la prima volta chiunque ha provato a trattare le otiti medie facendo uso della tecnologia del plasma,„ ha detto Jungeun estratto, un dottorando nel laboratorio di Boppart. “Solitamente, il trattamento comprende facendo uso degli antibiotici o dell'intervento chirurgico.„

Il problema con usando gli antibiotici è duplice. In primo luogo, gli antibiotici sono inefficaci in più di 30% dei pazienti con le infezioni acute. In secondo luogo, il loro uso può piombo a resistenza a antibiotici aumentata perché i batteri formano i biofilms--cumuli che fissano alla superficie dell'orecchio.

I Biofilms sono molto densi, rendendolo difficile affinchè gli antibiotici penetrino. La nostra idea era che se potessimo interrompere la struttura del biofilm, potremmo aumentare l'infiltrazione degli antibiotici.„

Helen Nguyen (IGOH), il professor di Ivan Racheff nell'assistenza tecnica civile ed ambientale

I ricercatori hanno verificato la schiera del jet di microplasma sviluppando un modello dell'orecchio medio. Hanno usato un timpano asportato del ratto ed hanno verificato gli effetti antimicrobici del microplasma sui batteri che sono stati posizionati dietro il timpano.

“Abbiamo usato i tempi differenti della durata per il trattamento ed abbiamo trovato che 15 minuti e lungamente eravamo efficaci nell'inattivazione dei batteri,„ Won ha detto. “Egualmente abbiamo riflesso il tessuto per vedere se avessimo creato fori o delle rotture, ma non abbiamo trovato alcun danno fisico ovvio.„

“Pensiamo che il microplasma interrompa il biofilm disturbando la membrana cellulare batterica,„ Nguyen abbiamo detto. “Finora, abbiamo soltanto misure indirette supportare la nostra idea, ma la esamineremo in futuro.„

Sebbene lo spessore del timpano del ratto sia 30% più basso di quello di un essere umano, che è circa la larghezza di un mèche dei capelli, i risultati indicano che la terapia di microplasma potrebbe essere applicata per trattare le otiti medie in esseri umani.

“Le otiti medie e la sovra-prescrizione degli antibiotici per trattare questi sono sfide cliniche importanti che sono necessitante le nuove tecnologie e soluzioni del trattamento,„ hanno detto Stephen Boppart, Grainger hanno distinto la presidenza nell'assistenza tecnica, che è egualmente un medico.

I ricercatori ora stanno progettando una più piccola, schiera a forma di earbud del jet per i trattamenti che concederanno i tempi maggiori dell'esposizione. Egualmente collauderanno le unità sui modelli animali facendo uso dei biofilms degli altri batteri a cui causi le otiti medie, incluso, ma non limitato, Hemophilus influenzae, lo streptococco pneumoniae e dei catarrhalis di Moraxella, per provare se il trattamento è egualmente efficace con questi batteri. Ulteriormente, i ricercatori molto attentamente riflettono i tessuti dell'orecchio medio per assicurarsi che ci sia danno di tessuto non strutturale e funzionale dalla tecnologia del plasma.

Lo studio è stato effettuato in collaborazione con i laboratori del J. Gary l'Eden, presidenza dotata alunni di Intel emeritus in elettrico e ingegneria informatica e Stephen Boppart, una presidenza distinta Grainger nell'assistenza tecnica, con le nomine nei dipartimenti di elettrico e ingegneria informatica e la bioingegneria.

Source:
Journal reference:

Sun, P.P., et al. (2021) Inactivation and sensitization of Pseudomonas aeruginosa by microplasma jet array for treating otitis media. npj Biofilms and Microbiomes. doi.org/10.1038/s41522-021-00219-2.