중이염이라고도 알려진 중이염은 미국 어린이의 80 % 이상에 영향을 미칩니다. 새로운 연구에서 연구자들은 감염을 유발하는 일반적인 박테리아 인 녹농균을 비활성화하는 소형 3D 인쇄 장치를 설계했습니다.

이 장치 (마이크로 플라스마 제트 어레이)는 이전에 다양한 병원체를 비활성화하는 것으로 나타 났던 하전 입자와 반응성 분자로 구성된 플라즈마를 생성합니다. 밥 파트 연구소의 원정은 대학원생은“플라즈마 기술로 중이염 치료를 시도한 사람은 이번이 처음”이라고 말했다. "보통 치료에는 항생제 사용이나 외과 적 개입이 포함됩니다."

항생제 사용의 문제는 두 가지입니다. 첫째, 항생제는 급성 감염 환자의 30 % 이상에서 효과가 없습니다. 둘째, 박테리아가 귀 표면에 부착되는 생물막 응집체를 형성하기 때문에 항생제 내성이 증가 할 수 있습니다.

“바이오 필름은 매우 조밀하여 항생제가 침투하기 어렵습니다.”라고 Ivan Racheff 토목 및 환경 공학 교수 인 Helen Nguyen (IGOH)이 말했습니다. “우리의 아이디어는 생물막의 구조를 파괴 할 수 있다면 항생제의 침투를 증가시킬 수 있다는 것이 었습니다.”

연구원들은 중이 모델을 구축하여 마이크로 플라스마 제트 어레이를 테스트했습니다. 그들은 절제된 쥐 고막을 사용하고 고막 뒤에있는 박테리아에 대한 마이크로 플라스마의 항균 효과를 테스트했습니다.

“우리는 치료를 위해 다른 시간을 사용했고 15 분 이상이 박테리아를 비활성화시키는 데 효과적이라는 것을 발견했습니다. "우리는 또한 조직을 모니터링하여 구멍이나 파열이 있는지 확인했지만 명백한 물리적 손상은 발견하지 못했습니다."

“우리는 마이크로 플라스마가 박테리아 세포막을 교란시킴으로써 생물막을 파괴한다고 생각합니다.”Nguyen이 말했다. "지금까지는 우리의 아이디어를 뒷받침하는 간접 측정 만 있었지만 향후 조사 할 것입니다."

쥐의 고막 두께는 머리카락 너비 정도 인 인간보다 30 % 더 낮지 만, 결과는 마이크로 플라스마 치료가 인간의 중이 감염 치료에 사용될 수 있음을 시사합니다.

"중이 감염과 항생제의 과다 처방은 새로운 치료 기술과 해결책이 필요한 주요 임상 문제입니다."라고 의사이기도 한 Grainger 엔지니어링 부문 대표 인 Stephen Boppart는 말했습니다.

연구진은 이제 더 긴 노출 시간을 허용하는 치료를 위해 더 작은 이어 버드 모양의 제트 어레이를 설계하고 있습니다. 또한 Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae 및 Moraxella catarrhalis를 포함하되 이에 국한되지 않는 중이 감염을 유발하는 다른 박테리아의 생물막을 사용하여 동물 모델에서 장치를 테스트하여 치료가 이러한 박테리아에도 효과적인지 여부를 테스트합니다. 또한 연구진은 중이 조직을 면밀히 모니터링하여 플라즈마 기술로 인한 구조적 및 기능적 조직 손상이 없는지 확인합니다.

# # #

이 연구는 전기 및 컴퓨터 공학 분야의 인텔 동문 명예 회장 인 J. Gary Eden, 공학 분야의 그레인저 저명 의자 인 Stephen Boppart와 함께 전기 및 컴퓨터 공학과에 임명 된 연구실과 협력하여 수행되었습니다. 생명 공학.

"중이염 치료를위한 마이크로 플라스마 제트 어레이에 의한 녹농균의 불 활성화 및 감작"연구는 npj Biofilms 및 Microbiomes 10.1038 / s41522-021-00219-2에서 찾을 수 있습니다. 이 작업은 국립 과학 재단, 미 공군 과학 연구실 및 국립 보건원에서 자금을 지원했습니다.