मध्य कान का संक्रमण, जिसे ओटिटिस मीडिया भी कहा जाता है, अमेरिका में 80% से अधिक बच्चों को प्रभावित करता है। एक नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने स्यूडोमोनास एरुगिनोसा, एक सामान्य जीवाणु जो संक्रमण का कारण बनता है, को निष्क्रिय करने के लिए एक छोटा 3डी-मुद्रित उपकरण डिजाइन किया है।

डिवाइस-एक माइक्रोप्लाज्मा जेट ऐरे-प्लाज्मा उत्पन्न करता है, जो आवेशित कणों और प्रतिक्रियाशील अणुओं से बना होता है जिन्हें पहले विभिन्न रोगजनकों को निष्क्रिय करने के लिए दिखाया गया है। बोपार्ट लैब में स्नातक छात्र जुनगुन वोन ने कहा, "यह पहली बार है जब किसी ने प्लाज्मा तकनीक का उपयोग करके मध्य कान के संक्रमण का इलाज करने की कोशिश की है।" "आमतौर पर, उपचार में एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग या सर्जिकल हस्तक्षेप शामिल होता है।"

एंटीबायोटिक्स के उपयोग में समस्या दोहरी है। सबसे पहले, तीव्र संक्रमण वाले 30% से अधिक रोगियों में एंटीबायोटिक्स अप्रभावी हैं। दूसरा, उनके उपयोग से एंटीबायोटिक प्रतिरोध बढ़ सकता है क्योंकि बैक्टीरिया बायोफिल्म-समुच्चय बनाते हैं जो कान की सतह से जुड़ जाते हैं।

सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग में प्रोफेसर इवान रैशेफ हेलेन गुयेन (आईजीओएच) ने कहा, "बायोफिल्म्स बहुत सघन हैं, जिससे एंटीबायोटिक्स का प्रवेश मुश्किल हो जाता है।" "हमारा विचार यह था कि यदि हम बायोफिल्म की संरचना को बाधित कर सकते हैं, तो हम एंटीबायोटिक दवाओं की पहुंच बढ़ा सकते हैं।"

शोधकर्ताओं ने मध्य कान का एक मॉडल बनाकर माइक्रोप्लाज्मा जेट सरणी का परीक्षण किया। उन्होंने चूहे के कान के पर्दे का उपयोग किया और कान के पर्दे के पीछे स्थित बैक्टीरिया पर माइक्रोप्लाज्मा के रोगाणुरोधी प्रभावों का परीक्षण किया।

वोन ने कहा, "हमने उपचार के लिए अलग-अलग अवधि का उपयोग किया और पाया कि 15 मिनट और उससे अधिक समय बैक्टीरिया को निष्क्रिय करने में प्रभावी था।" "हमने यह देखने के लिए ऊतक की भी निगरानी की कि क्या हमने कोई छेद या टूटना बनाया है, लेकिन हमें कोई स्पष्ट शारीरिक क्षति नहीं मिली।"

गुयेन ने कहा, "हमें लगता है कि माइक्रोप्लाज्मा बैक्टीरिया कोशिका झिल्ली को परेशान करके बायोफिल्म को बाधित करता है।" "अब तक, हमारे पास अपने विचार का समर्थन करने वाले केवल अप्रत्यक्ष माप हैं, लेकिन हम भविष्य में इस पर गौर करेंगे।"

यद्यपि चूहे के कान के पर्दे की मोटाई मनुष्य की तुलना में 30% कम है, जो कि एक बाल की चौड़ाई के बराबर है, परिणाम बताते हैं कि माइक्रोप्लाज्मा उपचार का उपयोग मनुष्यों में मध्य कान के संक्रमण के इलाज के लिए किया जा सकता है।

"मध्य कान में संक्रमण और इनके इलाज के लिए एंटीबायोटिक दवाओं का अत्यधिक सेवन प्रमुख नैदानिक ​​चुनौतियां हैं जिनके लिए नई उपचार तकनीकों और समाधानों की आवश्यकता है," इंजीनियरिंग में ग्रिंगर के प्रतिष्ठित अध्यक्ष स्टीफन बोपार्ट, जो एक मेडिकल डॉक्टर भी हैं, ने कहा।

शोधकर्ता अब उपचार के लिए एक छोटा, ईयरबड के आकार का जेट ऐरे डिजाइन कर रहे हैं जो लंबे समय तक एक्सपोज़र की अनुमति देगा। वे अन्य बैक्टीरिया के बायोफिल्म का उपयोग करके पशु मॉडल पर उपकरणों का परीक्षण भी करेंगे जो मध्य कान में संक्रमण का कारण बनते हैं, जिनमें हेमोफिलस इन्फ्लुएंजा, स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनिया और मोराक्सेला कैटरलिस शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं, यह जांचने के लिए कि क्या उपचार इन बैक्टीरिया के साथ भी प्रभावी है। इसके अतिरिक्त, शोधकर्ता यह सुनिश्चित करने के लिए मध्य कान के ऊतकों की बारीकी से निगरानी करेंगे कि प्लाज्मा तकनीक से कोई संरचनात्मक और कार्यात्मक ऊतक क्षति न हो।

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यह अध्ययन इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग में जे. गैरी ईडन, इंटेल एलुमनी एन्डॉएड चेयर एमेरिटस, और इंजीनियरिंग में ग्रिंगर प्रतिष्ठित अध्यक्ष स्टीफन बोपार्ट की प्रयोगशालाओं के सहयोग से किया गया था, जिसमें इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभागों में नियुक्तियाँ थीं, और बायोइंजीनियरिंग।

अध्ययन "ओटिटिस मीडिया के इलाज के लिए माइक्रोप्लाज्मा जेट सरणी द्वारा स्यूडोमोनास एरुगिनोसा का निष्क्रियता और संवेदीकरण" में प्रकाशित किया गया था। एनपीजे बायोफिल्म्स और माइक्रोबायोम्स और 10.1038/s41522-021-00219-2 पर पाया जा सकता है। इस कार्य को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, अमेरिकी वायु सेना वैज्ञानिक अनुसंधान कार्यालय और राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान द्वारा वित्त पोषित किया गया था।