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為長(zhǎng)期與人體接觸的醫(yī)療設(shè)備制造抗菌材料是一門(mén)精致的藝術(shù)。

通過(guò)篩選聚合物來(lái)衡量細(xì)胞對(duì)其表面或形狀的反應(yīng)，研究人員已經(jīng)創(chuàng)造了一種在醫(yī)療應(yīng)用中抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的材料。在最新的研究中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，醫(yī)療設(shè)備中經(jīng)常使用的一種聚氨酯的特定形狀可以防止一種細(xì)菌在受感染的小鼠身上附著，還可以限制小鼠形成的疤痕組織的數(shù)量。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于配制人體不會(huì)排斥的可植入設(shè)備的材料可能至關(guān)重要。

該團(tuán)隊(duì)的早期成功之一是其Bactigon抗菌材料，該材料已被合作伙伴公司應(yīng)用于導(dǎo)尿管。

諾丁漢的研究人員不僅評(píng)估了各種塑料的表面如何抑制細(xì)菌和生物膜的生長(zhǎng)，而且還評(píng)估了這些表面的形狀如何阻礙細(xì)胞和組織中的細(xì)菌。亞歷山大的團(tuán)隊(duì)與荷蘭的團(tuán)隊(duì)緊密合作，后者創(chuàng)造了一個(gè)名為T(mén)opoChip的評(píng)估工具。這個(gè)微小的測(cè)試平臺(tái)--一個(gè)2x2厘米的芯片--被分為66行和66列的TopoUnits，即尺寸為290微米的正方形。

“我們做了深入的研究，讓細(xì)胞對(duì)不同的地形作出反應(yīng)（也）同時(shí)使用地形和材料化學(xué)來(lái)尋找最佳材料。”相關(guān)人員興奮地說(shuō)。

最近，亞歷山大和他的團(tuán)隊(duì)使用這種 “高通量微地形聚合物芯片”篩選來(lái)評(píng)估2176種 “組合生成的材料形狀”如何影響細(xì)菌在表面附著。該研究目標(biāo)是找到一種特殊的結(jié)構(gòu)，使運(yùn)動(dòng)型（能夠運(yùn)動(dòng)）和非運(yùn)動(dòng)型細(xì)菌病原體在體外定植環(huán)境中增長(zhǎng)減少15倍（相比平坦的聚苯乙烯表面）。

相關(guān)人員解釋說(shuō)，在使用機(jī)器學(xué)習(xí)方法研究常用于醫(yī)療設(shè)備的聚氨酯上的細(xì)菌減少情況時(shí)，研究小組“建立了一套基于可概括的拓?fù)涿枋龇脑O(shè)計(jì)規(guī)則，以預(yù)測(cè)抗細(xì)菌的微觀(guān)拓?fù)?rdquo;。在研究聚合物形狀對(duì)小鼠感染的影響時(shí)，該團(tuán)隊(duì)了解到，“抗附著的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被證明對(duì)銅綠假單胞菌的定植具有抗性。偶然的是，對(duì)植入物的纖維化反應(yīng)減少了，這為利用植入物的形狀控制異物反應(yīng)打開(kāi)了大門(mén)”。

諾丁漢團(tuán)隊(duì)將其不斷發(fā)展的知識(shí)體系轉(zhuǎn)向研究能夠結(jié)合和滅活病毒的聚合物。在贏得這項(xiàng)工作的資金后，該團(tuán)隊(duì)正在收集數(shù)據(jù)，以找到可用于制造防護(hù)手套、長(zhǎng)袍、面罩和口罩的最佳殺毒材料。

同時(shí)，亞歷山大和他的同行們希望收集和評(píng)估使用其Bactigon材料的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，同時(shí)還致力于創(chuàng)建一個(gè)材料對(duì)各種細(xì)胞類(lèi)型反應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

他說(shuō)，最終，該團(tuán)隊(duì)希望 “為特定的醫(yī)療設(shè)備、特定的生物體和特定的環(huán)境制定設(shè)計(jì)規(guī)則”。例如，接觸人體血液的靜脈導(dǎo)管將需要一種與尿液導(dǎo)管不同的材料。對(duì)于其他設(shè)備，如手術(shù)網(wǎng)或傷口護(hù)理產(chǎn)品，他補(bǔ)充說(shuō)，“我們希望采用能給我們帶來(lái)可預(yù)測(cè)的免疫反應(yīng)的材料，并改善身體對(duì)植入物的反應(yīng)。”