مقدمه: نیاز به رشد برای دستگاه های ضد میکروبی پزشکی

عفونت های بیمارستانی (HAIs) هر ساله میلیون ها بیمار را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهد که منجر به بستری طولانی مدت بیمارستان، افزایش هزینه های مراقبت های بهداشتی و بیماری های قابل توجه و مرگ و میر می شود. گزارش های درمان ضد میکروبی به طور فعال می تواند از طریق تزریق مواد شیمیایی و مواد شیمیایی، به طور مستقیم جلوگیری کند.

درک مکانیسم های ضد میکروبی در مواد مولد تزریقی

برای قدردانی از نوآوری های اخیر، مهم است که درک کنیم که چگونه عوامل ضد میکروبی در یک ماتریس پلاستیکی کار می کنند.
  • تماس با کشتن ؛ عامل فعال در سطح، غشای سلولی میکروارگانیسم ها را در تماس مختل می کند، که منجر به lysis و مرگ می شود، این با ترکیبات آمونیومی و برخی یون های فلزی رایج است.
  • Ion آزاد : عوامل مبتنی بر فلز (silver، مس، روی) به آرامی یون هایی را آزاد می کنند که به پروتئین های باکتریایی و DNA متصل می شوند، تکثیر و ایجاد استرس اکسیداتیو را مهار می کنند.
  • اختلال دیواره سلولی ؛ برخی از بیوکوکید های آلی به دیواره سلولی نفوذ می کنند و در فرآیندهای آنزیمی مداخله می کنند، به طور موثر متابولیسم میکروبی را متوقف می کنند.
  • فعالیت فتوسنتز ؛ نانوذرات دی اکسید تیتانیوم می توانند گونه های اکسیژن واکنشی را تحت نور UV تولید کنند، و یک اثر خود تمیز کننده ایجاد کنند.

اثربخشی این مکانیسم ها بستگی به عوامل مانند تمرکز عامل، پراکندگی در داخل پلیمر، دسترسی به سطح و شرایط محیطی (شعاری، دما) نوآوری در فرمول بندی مواد دارد که در حال حاضر هدف آن به حداکثر رساندن این اثرات در حالی که اطمینان از ثبات بلند مدت و بی ثباتی است.

نوآوری های اخیر در ترکیب مواد

بازیگران ضد میکروبی متال

نقره، مس و زین برای قرن ها برای خواص ضد میکروبی خود استفاده شده اند.[۱] ترکیبات تزریق مدرن در حال حاضر این فلزات را در شکل نانو ذرات ترکیب می کنند، ارائه یک نسبت سطح بالا به اندازه ای که باعث تقویت نانوذرات یون می شود.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۳.۱-ب.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک.ک

برای اطمینان از پراکندگی یکنواخت و جلوگیری از گلوموگرافی، تولید کنندگان از تکنیک های پیشرفته ترکیب مانند ذوب شدن با Compatibilizers یا اضافه کردن masterbatch استفاده می کنند. برخی از فرمول ها چندین فلز را برای اثرات هم افزایی ترکیب می کنند - به عنوان مثال، کامپوزیت های نقره ای که هر دو ارگانیسم های گرم و گرم منفی را هدف قرار می دهند.

Biocides ارگانیک و افزودنی های پلیمری

ترکیبات آمونیومی Quaternary (QACs) موج سواری (۱) هستند که غشای میکروبی را مختل می کنند، هنگامی که به طور مداوم به ستون فقرات پلیمری پیوند داده می شوند (به عنوان مثال، از طریق codynamicization یا پیوند)، QACs ساختار دائمی، غیر برشی را ارائه می دهد.این رویکرد نگرانی در مورد سمیت و دوام را نشان می دهد (Foiding)

نانو تکنولوژی-Enhanced Surfaces

نانوتکنولوژی، شکل گیری تزریق ضد میکروبی را با ساختارهای فعال کننده که از سطوح ضد میکروبی طبیعی تقلید می کنند، مانند آنهایی که در بال های cicada یا پوست gecko یافت می شوند، نانوردها، و نانوووف ها به طور فیزیکی سلول های باکتریایی را بر روی تماس قطع می کنند - مکانیسمی که به انتشار شیمیایی وابسته نیست و بنابراین مقاومت همراه با فلز یا عوامل آلی ایجاد نمی کند، این سلول های آسیب پذیرو یا دفع کننده ای که تنها باعث کاهش سمی شدن می شوند:

مزایای برای تنظیمات بهداشت و درمان

ادغام مواد ضد میکروبی به دستگاه های پزشکی از طریق قالب تزریق مزایای بالینی و عملیاتی متمایز را ارائه می دهد:

  • نرخ عفونت قرمز: مطالعات نشان داده اند که کاهش 30 تا 50٪ در عفونت های مجاری ادراری مرتبط با کاتتر هنگام استفاده از کاتترهای نقره ای در مقایسه با موارد استاندارد دیده می شود.
  • طول عمر دستگاه [FLT:]: سطوح آنتی میکروبی در برابر تشکیل بیوفیلم مقاومت می کنند - یک علت اصلی شکست ایمپلنت و خرابی دستگاه است.با جلوگیری از رشد بیوفیلم، زندگی عملکردی از دستگاه هایی مانند سرعت ساز، ایمپلنت ارتوپدی و تخلیه زخم گسترش یافته است.
  • بار استریل کردن پایین تر : دستگاه های ساخته شده با پلاستیک های ضد میکروبی می توانند با روش های کم تر استریل سازی یا حتی خودسوزی بین استفاده ها، کاهش سایش و تناز مرتبط با اتوکلاو یا ضد عفونی کننده های شیمیایی دوباره پردازش شوند.
  • صرفه جویی در هزینه ; هزینه پیش از مواد ضد میکروبی با کاهش درمان های مربوط به عفونت، بیمارستان کوتاه مدت باقی می ماند و جایگزینی دستگاه کمتر (FLT:22017) تجزیه و تحلیل مقرون به صرفه است دریافت که کپسول ضد میکروبی پوشش متوسط صرفه جویی، 1،500 بیمار در هر بیمار.

برنامه های کاربردی در سراسر تجهیزات پزشکی

مواد تشکیل دهنده تزریق آنتی میکروبی در حال حاضر در سراسر طیف گسترده ای از محصولات بهداشتی مستقر شده اند:

  • [FLT: 1 ] [خطای:] کاتترهای اصلی، کاتترهای مرکزی و خطوط IV منبع شایع عفونت هستند. Silver- و آنتی بیوتیک-imgnated نسخه های تشکیل بیوفیلم و ورود به فلور پوست را کاهش می دهد.
  • ابزار های ضدشورشی : مقیاس ها، دستگیره ها، نیروها، عقب نشینی ها و حتی بخیه ها با پلاستیک های ضد میکروبی درمان می شوند تا از معرفی میکروارگانیسم ها به سایت های جراحی جلوگیری شود.
  • دستگاه های گیاهی ؛ ایمپلنت ارتوپدی (کشتی ها، زانوها، پیچ ها)، ایمپلنت های دندانی و کت و شلوار های قلبی عروقی از پوشش های ضد میکروبی که خطر عفونت های peri-imgene را کاهش می دهد، بهره مند می شوند.
  • محصولات مراقبت از وودی ؛ بانداژها، پانسمان ها و داروهای ضد فشار منفی در حال حاضر شامل لایه های ضد میکروبی است که به طور فعال در مبارزه با عفونت در حالی که حفظ محیط درمان مرطوب است.
  • سطوح تجهیزات زیر زمینی ؛ ریل های تخت، جداول بیش از حد، دکمه تماس پرستار، و تزریق لمسی پمپ با پلاستیک های ضد میکروبی برای محدود کردن آلودگی سطح در مناطق با لمسی بالا قالب بندی شده است.
  • دستگاه های درمانی تجدیدکار؛ مدارهای ونتیلاتور، کرم ها و ماسک های اکسیژن - به ویژه در طول بیماری های COVID-19 همه گیر - در حال حاضر با یک افزودنی ضد ویروسی و ضد باکتری در دسترس هستند.

ملاحظات نظارتی و ایمنی

آوردن دستگاه های ضد میکروبی به بازار نیازمند انطباق با مقررات سختگیرانه از بدن هایی مانند اداره غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و آژانس پزشکی اروپا (EMA) است:

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم پیشرفت های سریع، مواد تشکیل دهنده تزریق ضد میکروبی با موانع متعددی مواجه هستند:

  • Cost ؛ نقره، مس و نانو افزودنی های پیشرفته، هزینه مواد خام را 10 تا 30٪ در مقایسه با پلاستیک های استاندارد پزشکی برای دستگاه های تک مصرف، افزایش می دهد، این می تواند یک مانع برای استفاده گسترده باشد.
  • ثبات را اندازه گیری ؛ درجه حرارت تزریق بالا (اغلب بالاتر از 200 درجه سانتیگراد) می تواند فرمول های زیستی آلی را کاهش دهد یا مواد حرارتی پایدار را انتخاب کند یا تکنیک های انقباضی را برای محافظت از آنها ایجاد کند.
  • تغییرات مالکیت مکانیکی: اضافه کردن پرکننده های ضد میکروبی می تواند بر قدرت کششی، بلند مدت و مقاومت تاثیر بگذارد. طراحان باید بارگیری پرکننده را برای حفظ عملکرد دستگاه بهینه کنند.
  • اثر کوتاه مدت در مقابل عملکرد بلند مدت : برخی از عوامل اثر در طول زمان به دلیل leaching یا تحرک سطح از دست می دهند.ایجاد مواد که پس از چرخه های استریل مکرر فعال باقی می مانند (تیم، اتیلن اکسید، گاما) یک چالش مداوم است.
  • نگرانی های مرتبط با محیط زیست : نانوذرات نقره ای و بیوکویدهای آلی می توانند در محیط های آبزی تجمع کنند، اگر پلیمرهای ضد میکروبی به طور نادرست مورد بررسی قرار گیرند تا این مسئله را کاهش دهند.

آینده چشم انداز آینده

نسل بعدی مواد تشکیل دهنده تزریق ضد میکروبی احتمالا شامل فن آوری های هوشمند، پاسخگو و شیمی دان های پایدار است:

  • سطوح هوشمند : مواد که تغییر رنگ هنگامی که آلودگی میکروبی وجود دارد (و یا شاخص های پاسخگو pH) یا آزاد کردن انفجار بیوکتید تنها زمانی که اعداد باکتریایی به آستانه می رسند.
  • ضد میکروبی های زیست محیطی قابل تجزیه ؛ ترکیبات ضد میکروبی گیاهی (به عنوان مثال، روغن های ضروری، chitosan) و پلیمر های زیست شناختی مانند پلی ( اسید لاکتیک) برای دستگاه های پزشکی موقت مانند بخیه و پانسمان زخم مورد بررسی قرار می گیرند.
  • پلیمرهای خود شفابخش : ترکیب عوامل ضد میکروبی با میکروکپسول های خود شفا می تواند اجازه دهد سطح دستگاه پس از آسیب، بازسازی فعالیت ضد میکروبی.
  • Integration با IoT [FLT 1]: قطعات تزریقی حاوی خواص ضد میکروبی همچنین می توانند سنسورهای را برای نظارت بر دما، رطوبت یا بار باکتری، تغذیه داده ها به سیستم های کنترل عفونت بیمارستان جاسازی کنند.

نتیجه گیری

نوآوری در مواد تشکیل دهنده تزریق ضد میکروبی نشان دهنده یک تغییر پارادایم در چگونگی طراحی و ساخت دستگاه های پزشکی است.با جاسازی نقره، مس، بیوکوکید های ارگانیک یا ساختارهای نانو فیزیکی به طور مستقیم به پلاستیک، تولید کنندگان می توانند دستگاه هایی را ایجاد کنند که به طور فعال از عفونت در برابر لحظه ساخت دارو دفاع می کنند، در حالی که چالش ها در هزینه، پردازش و تاثیر زیست محیطی باقی می مانند دقیق تر، مواد موثر تر و سازگار با استفاده از داده های استاندارد در سراسر جهان، و تنظیم کننده، و تنظیم کننده، به طور فزاینده ای، به عنوان روش های ضد عفونت های ضد عفونت های تزریق، تقویت می شود.