تؤثر عدوى الأذن الوسطى ، المعروفة أيضًا باسم التهاب الأذن الوسطى ، على أكثر من 80٪ من الأطفال في الولايات المتحدة ، في دراسة جديدة ، صمم الباحثون جهازًا مصغرًا مطبوعًا بتقنية ثلاثية الأبعاد لإبطال نشاط بكتيريا Pseudomonas aeruginosa ، وهي بكتيريا شائعة تسبب العدوى.

يولد الجهاز - وهو عبارة عن مصفوفة نفاثة من البلازما الدقيقة - بلازما تتكون من جزيئات مشحونة وجزيئات تفاعلية سبق أن ثبت أنها تعطل العديد من مسببات الأمراض. قال جونجيون وون ، طالب دراسات عليا في مختبر بوبارت: "هذه هي المرة الأولى التي يحاول فيها أي شخص معالجة التهابات الأذن الوسطى باستخدام تقنية البلازما". "عادة ، يشمل العلاج استخدام المضادات الحيوية أو التدخل الجراحي."

مشكلة استخدام المضادات الحيوية ذات شقين. أولاً ، المضادات الحيوية غير فعالة في أكثر من 30٪ من المرضى المصابين بعدوى حادة. ثانيًا ، يمكن أن يؤدي استخدامها إلى زيادة مقاومة المضادات الحيوية لأن البكتيريا تشكل أغشية حيوية - تجمعات تلتصق بسطح الأذن.

قالت هيلين نجوين (IGOH) ، أستاذة إيفان راشيف في الهندسة المدنية والبيئية: "الأغشية الحيوية كثيفة للغاية ، مما يجعل من الصعب اختراق المضادات الحيوية". "كانت فكرتنا أنه إذا تمكنا من تعطيل بنية الأغشية الحيوية ، فيمكننا زيادة تغلغل المضادات الحيوية."

اختبر الباحثون المصفوفة النفاثة للبلازما الدقيقة عن طريق بناء نموذج للأذن الوسطى. استخدموا طبلة أذن الفئران المستأصلة واختبروا التأثيرات المضادة للميكروبات للبلازما الدقيقة على البكتيريا الموجودة خلف طبلة الأذن.

قال وون: "استخدمنا فترات زمنية مختلفة للعلاج ووجدنا أن 15 دقيقة وأكثر كانت فعالة في تعطيل نشاط البكتيريا". "قمنا أيضًا بمراقبة الأنسجة لمعرفة ما إذا كنا قد أحدثنا أي ثقوب أو تمزقات ، لكننا لم نجد أي ضرر مادي واضح."

قال نجوين: "نعتقد أن الميكروبلازما تعطل الغشاء الحيوي عن طريق تعكير صفو غشاء الخلية البكتيرية". "حتى الآن ، لدينا فقط قياسات غير مباشرة تدعم فكرتنا ، لكننا سننظر فيها في المستقبل."

على الرغم من أن سماكة طبلة أذن الفئران أقل بنسبة 30٪ من سمك طبلة الإنسان ، وهو ما يقرب من عرض خصلة شعر ، تشير النتائج إلى أنه يمكن استخدام علاج البلازما الدقيقة في علاج التهابات الأذن الوسطى لدى البشر

قال ستيفن بوبارت ، كرسي جراينجر المميز في الهندسة ، وهو طبيب طبي أيضًا: "تعد التهابات الأذن الوسطى والإفراط في وصف المضادات الحيوية لعلاجها من التحديات السريرية الرئيسية التي تحتاج إلى تقنيات وحلول علاجية جديدة".

يقوم الباحثون الآن بتصميم مصفوفة نفاثة أصغر حجمًا على شكل سماعة أذن للعلاجات التي تتيح أوقات تعرض أطول. سيختبرون أيضًا الأجهزة على نماذج حيوانية باستخدام الأغشية الحيوية للبكتيريا الأخرى التي تسبب التهابات الأذن الوسطى ، بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، المستدمية النزلية ، العقدية الرئوية ، والموراكسيلا النزلية ، لاختبار ما إذا كان العلاج فعالًا أيضًا مع هذه البكتيريا. بالإضافة إلى ذلك ، سيراقب الباحثون عن كثب أنسجة الأذن الوسطى للتأكد من عدم وجود تلف بنيوي ووظيفي للأنسجة من تقنية البلازما.

# # #

أُجريت الدراسة بالتعاون مع مختبرات J. Gary Eden ، الرئيس الفخري لخريجي إنتل في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ، وستيفن بوبارت ، كرسي Grainger المتميز في الهندسة ، مع تعيينات في أقسام الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ، و الهندسة الحيوية.

نُشرت دراسة "تثبيط وتحسس الزائفة الزنجارية بواسطة مصفوفة نفاثة البلازما الدقيقة لعلاج التهاب الأذن الوسطى" في npj الأغشية الحيوية والميكروبيوم ويمكن العثور عليها في 10.1038 / s41522-021-00219-2. تم تمويل العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية ومكتب القوات الجوية الأمريكية للبحوث العلمية والمعاهد الوطنية للصحة.