中世紀的「彩色玻璃」技術可用於製造抗菌材料,有助於醫院減少感染

在醫院中,細菌是一個巨大的問題,在那裡,菌落可以累積在器械上,並在易受傷害的患者中造成潛在的致命感染。現在,阿斯頓大學的研究人員開發出一種新型的抗菌材料,這種材料是用有著數百年曆史的彩色玻璃技術製成的。

中世紀的「彩色玻璃」技術可用於製造抗菌材料,有助於醫院減少感染

阿斯頓團隊的新型抗菌材料圍繞一種稱為生物活性玻璃的物質構建。這種東西由不同金屬摻雜的玻璃組成,以穩定的速率釋放離子。科學家之前已經發現不同的生物活性玻璃混合物有助於殺死細菌以及促進新骨生長,最近的實驗表明它們可能用於牙齒填充物或抵抗感染的骨植入物。

此前已經有幾種不同形式的生物活性玻璃,阿斯頓團隊了這項工作的新配方。它採用含鈷的玻璃製成,在爐中燒製至1000°C(1,832°F)以上,採用與中世紀以來生產彩色玻璃相似的方法。然後將玻璃快速冷卻至不結晶,最後研磨成細粉。

該團隊測試了不同鈷濃度的生物活性玻璃的不同混合物,將其添加到充滿細菌的培養皿中。發現具有最高鈷量的生物玻璃在6小時內完全消滅了大腸桿菌菌群,並且在24小時內完全消滅了念珠菌。團隊還在金黃色葡萄球菌上觀察到類似的效果,在24小時內殺死了99%的細菌。

研究人員發現細菌是通過與玻璃中的金屬離子接觸而被殺死的,這會破壞細胞壁。作為一個額外的好處,他們還發現這些離子浸出並殺死與材料沒有直接接觸的細菌。這是第一項關於用鈷製成的生物活性玻璃的研究,但其他版本的材料也發現了類似的抗菌效果。

這種生物活性玻璃是抵抗抗生素抗性細菌的潛在武器,可防止進一步抵抗的傳播。研究人員表示,它可以用來直接在手術部位避免感染,甚至可以用於放置在導尿管中的導引器,以防止細菌向上擴散並引起尿路感染。

「這些玻璃在手術部位提供局部輸送,以防止感染首先形成,」該研究的首席研究員Richard Martin說。「一旦感染出現,治療就會困難得多,因為複雜的細菌生物膜開始形成,難以應對。隨著抗菌藥物耐藥性的提高,這些玻璃有可能從根本上改變我們防範常見醫院感染的方式,因為如果我們能阻止細菌繁殖,就不需要大劑量的抗生素。」

該研究發表在《ACS Biomaterials》期刊上。

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