Studie testet Mikroplasma gegen Mittelohrentzündungen

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Mittelohrentzündungen sind eine häufige Erkrankung im frühen Leben, von der mehr als 80 % der Kinder in den USA betroffen sind. Antibiotika werden oft als erste Verteidigungslinie eingesetzt, versagen jedoch manchmal gegen die pathogenen Bakterien, die sich im Mittelohr direkt hinter dem Ohr entwickeln können Trommelfell. In einer neuen Studie untersuchen Forscher die Verwendung von Mikroplasma – einem stark fokussierten Strom chemisch angeregter Ionen und Moleküle – als nicht-invasive Methode zum Angriff auf bakterielle Biofilme, die einer Antibiotikabehandlung im Mittelohr widerstehen.

Sie berichten über ihre Ergebnisse im Journal npj Biofilme und Mikrobiome.

Biofilme sind Gemeinschaften von Mikroben, die sich auf Oberflächen bilden und sich vermehren, miteinander kommunizieren und eine schleimige Haftmatrix absondern, die sie zusammenhält. Sie können hartnäckig und schädlich sein, insbesondere wenn sie mit einer Infektion verbunden sind.

Plasmen sind eine Form von Materie, die weder fest, flüssig oder gasförmig ist, sagte Jungeun (Jenny) Won, eine ehemalige Ph.D. Student im Labor der University of Illinois Urbana-Champaign Elektro- und Computertechnik-Professor Stephen Boppart, der die Forschung zusammen mit dem Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen Than H. (Helen) Nguyen und dem Elektro- und Computertechnik-Professor J. Gary Eden leitete. Boppart und Nguyen sind mit dem Carle Illinois College of Medicine verbunden und Nguyen ist Fakultätsmitglied des Carl R. Woese Institute for Genomic Biology an der U. of I.

“Viele Studien haben ergeben, dass die hochreaktiven Partikel oder Moleküle in diesem Plasma mit Bakterien interagieren und diese inaktivieren können”, sagte Won, jetzt Postdoktorand am Massachusetts Institute of Technology. Sie teilt den Erstautorenstatus des neuen Berichts mit dem ehemaligen U. of I.-Postdoc-Forscher Peter P. Sun, einem Process TD Engineer bei der Intel Corporation.

Frühere Studien haben gezeigt, dass die Mikroplasmen die bakteriellen Biofilme zerstören können, die sich auf verschiedenen Oberflächen bilden.

“Bevor wir dies mit Ohrenentzündungen versuchten, stellten wir fest, dass die Mikroplasma-Technik mit Trinkwasser-Biofilmen funktioniert”, sagte Nguyen.

Andere Studien deuten darauf hin, dass die Behandlung mit Mikroplasma die Wundheilung und Infektionskontrolle fördern kann, aber keine frühere Forschung hat die Technik gegen Mittelohrinfektionen eingesetzt, sagte Nguyen.

Um dies zu untersuchen, entwickelte das Team ein 3D-gedrucktes Gerät, das Mikroplasma über ein Trägergas erzeugen und abgeben kann, das durch eine Reihe winziger Jets emittiert wird. Sie testeten das Gerät zunächst an einer Bakterienkultur von Pseudomonas aeruginosa, ein häufiger bakterieller Täter bei Mittelohrentzündungen. Sie probierten es auch an einer trommelfellähnlichen künstlichen Membran aus, die sie mit einem Biofilm aus . imprägniert hatten P. aeruginosa. Diese Tests zeigten, dass das Mikroplasma das Bakterienwachstum und die Lebensfähigkeit störte.

Als nächstes testeten sie Mikroplasma an einem Modell, das eine infizierte, geschlossene Mittelohrhöhle simulierte. Für diese Experimente brachten sie das Mikroplasma an die Außenseite des simulierten Trommelfells, so als würden sie eine Mittelohrentzündung bei einem Menschen behandeln.

“Das ist wirklich wichtig, denn so wird es in der Praxis genutzt”, sagte Won. “Und wir fanden heraus, dass diese Ionen aus dem Mikroplasma in das Trommelfell eindringen und je nach Behandlungsdauer diese Bakterienarten und Biofilme deaktivieren können.”

Die Forscher fanden auch heraus, dass Mikroplasma die Wirksamkeit und Wirksamkeit der antibiotischen Behandlung gegen P. aeruginosa Biofilme.

Das Team schlug vor, ein Gerät zur Abgabe von Mikroplasma in ein Otoskop-Spekulum zu integrieren, ein Standard-Diagnosewerkzeug für Probleme im Ohr. Und weil die effektivste Behandlung etwa 15 Minuten dauerte, untersuchen die Forscher, ob Mikroplasma über Ohrstöpsel abgegeben werden kann, die für längere Zeit im Ohr verbleiben können.

“Es müssen noch viele weitere Studien durchgeführt werden, bevor wir den Einsatz dieser Technologie im menschlichen Ohr untersuchen können”, sagte Won. “Aber erste Anzeichen deuten darauf hin, dass dieser Ansatz eine praktikable Alternative zur Operation sein könnte, wenn Antibiotika allein nicht wirksam sind.”

Die National Science Foundation, das US Air Force Office of Scientific Research und die National Institutes of Health unterstützten diese Forschung.

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