Cardiyak Cihaz Enfeksiyon Önleme Önleme için Antimik Kaplamalar

Kalp implantatif elektronik cihazlar, hız vericiler dahil, implantatif kardiyoverter-defibrillers ve kalp resenkronizasyon terapisi cihazları için% 1'den fazla, bu enfeksiyonların genellikle tam bir cihaz ekstraksiyonu ve kalp yetmezliğine rağmen, tedavi edilebilir enfeksiyonlar kalıcı ve ciddi bir komplikasyondur.

Kardiyak Enfeksiyonların Klinik Burden

Cardiyak cihaz enfeksiyonları sadece bir nuisance değildir; raporlanmış bir hastalık değişir, ancak büyük kayıt çalışmaları, enfeksiyon ilk implantasyonların% 1'i ve jeneratör yedeklerinin% 5'ini içerir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, yıllık cihaz enfeksiyonları oranı kısmen daha genişleyen göstergeler ve yaşlanma popülasyonu daha fazla komplikasyonlu olarak artışlar nedeniyle daha hızlı artmıştır.

Cihaz enfeksiyonları genellikle cebir enfeksiyonları olarak ortaya çıkar (projektif jeneratör sitesi) veya daha ağır, yoldaki bitki örtüsüne sahip olan doz hastalıkları (Dönetici) veya daha ağır bir şekilde, Methicillin-yereltmeli (Cekonomiküler) ile ilişkili olarak, yetersizlik (MRSA) ve methici organizmalarda oluşan bir cihazda, bir kez daha fazla hassas bir cihazda, bir şekilde tedavi edilebilir.

Antimik Kaplamaların Eylemi

Antimik kaplamalar, enfeksiyon çeşitli farklı mekanizmalar yoluyla önlemek için hedefler, genellikle kombinasyon halinde kullanılır. Bu mekanizmaları anlamak en son yenilikleri değerlendirmek için anahtardır.

İletişim Killing

Bazı kaplamalar doğrudan temasta bakterileri öldürür. Bu, antimikrobiyal ajanlar atarak elde edilebilir, örneğin arkadan gelen bakteriler, adsorbed proteinler tarafından veya antimik peptidler tarafından sınırlı dayanıklılık sağlayabilir.Bir bakteri hücresi kaplamaları olduğunda, membranı kesintiye uğratılır, lysis.

Salı-Kayıtlı Killing

Bu kaplamalar biyoaktif ajanlar (örneğin, gümüş iyonlar, antibiyotikler, nitrik oksit) zamanla yerel bakterisi çevresini kurmak için endişeler yaratabilir.Dinhibiz konsantrasyonları devam ederse, presinasyonel dirençleri teşvik etmek için özelleştirilebilir.

Anti-Adhesion (Non-Fouling) Kaplamalar

Bakteri öldürme yerine, bu kaplamalar ilk eklerini, su sıkı bir şekilde bağlayan bir yüzey yaratarak, mikropartiküller için enerjik olmayan bir şekilde azaltılabilir, ancak hidrophilic polimer fırçaları (örneğin implantasyon koşulları altında uzun süreli stabiliteleri içerir, polietilen glikol) veya zwitteronik yüzeyler, su sıkı bir şekilde bağlanır.

Stimuli-Responsive (Smart) Kaplamalar

Gelişen bir kaplama sınıfı, belirli bir biyolojik sinyal tarafından tetiklenene kadar pasif kalır - bir enfeksiyon sitesinde pH'da bir damla gibi, enzimlerin varlığı veya yüksek sıcaklık. Upon aktivasyon, kaplama antimikrobiyalleri veya değişiklikler yüzey şarjları bakterileri öldürmek için.Bu talep edilen yaklaşım, yalnızca gerektiğinde hedeflenen koruma sağlamak için normal florayı en aza indirmeyi ve korumayı amaçlamaktadır.

Kaplama Teknolojilerindeki Son Yenilikler

Son on yılda, araştırmacılar özellikle kalpli cihazlar için çok sayıda yeni kaplama stratejisi geliştirdiler.En umut verici kategoriler nanopartikül tabanlı kaplamalar, hidrogels, yüzey modifikasyonları, akıllı kaplamalar ve polimer-antibiyotik kombinasyonlar içerir.

Nanopartikül-Based Kaplamalar

Gümüş nanopartiküller, bakır, çinko oksit ve titanyum dioksit, MRSA dahil olmak üzere polimer matriklere veya doğrudan cihaz yüzeylere depolanmışlardır. Silver nanopartiküller, dokularda gümüş birikimi ve potansiyel koksisite proteinlerini bozan Ag+ iyonları serbest bırakmak ve DNA replikasyonuna müdahale etmek için etkilidir.

Copper nanopartiküller benzer antimikrobiyal aktivite sunar, ancak daha düşük konsantrasyonlarda, bakırın mammalian hücreler için daha toksik olabilir. çinko oksit nanopartiküller, UV ışığı altında reaktif oksijen türlerini üretir; sınırlı aktivasyon nedeniyle implant edilebilir cihazlarda daha az yaygın olarak kullanılırlar.[0in vivo[FLT]. Bazı son yenilikler, grafikte oksit veya karbon nanotüpler, daha düşük toksisite ile gelişmiş olan antimik oksijen türleriyle fonksiyonelleştirilmiş.

Hidrojek Kaplamalar

Hidrogels - yüksek su içeriği ile bağlantılı polimer ağları - antibiyotikler, gümüş nanopartiküller veya antimikrobiyal peptidler gibi antimikrobiyal ajanlarla yüklenebilir. Hidrogel sadece birkaç hafta boyunca ajanı serbest bırakır.For cardiyak cihazlar için, hidrogel kaplamaları mükemmel biyokompatlanabilirlik sunar, ki bunlar dokuyu çevreleyen maddelere uymaya engellenir.Bazı hidrojezzisyonlar da çalışır.

Yüzey Modification and Non-Fouling Kaplamalar

Bir kaplama katmanı eklemek yerine, bazı stratejiler cihazın yüzeyini kalıcı olarak değiştirir. Plazma tedavisi, kimyasal gresyon veya ion implantasyon protein adsorpiyon ve bakteri tıkanıklığı ile karşı karşıya kalan yüzeyler oluşturabilir.Sallycol (PEG) fırçalar ve zwitteronik polimer fırçalar (örneğin, sulfobetaine, karboxybetaine) sistemik olmayan bir şekilde dirençli olmayan yaklaşımlara karşı dirençli olmayan bir şekilde dirençli olmayan yaklaşımlara karşı dirençli olmayan bir şekilde hidrasyon sağlar.

Smart ve Stimuli-Responsive Kaplamalar

Akıllı kaplamalar, bakteri varlığına mantıklı ve yanıt vermek için tasarlanmıştır. Bir yaklaşım pH'a duyarlı polimerler kullanır: enfeksiyon siteleri genellikle polimerleri bakteri metabolizması nedeniyle daha düşük pH'ı gösterir, polimerleri swell'e verir ve yüklenmiş bir antibiyotik uygular. Başka bir çalışan enzim-responsive kaplamalar: bakteri dudaklamaları veya prodüktif polimerler, cilt formasyonları genellikle antifilmlerin serbest bırakılmasını önler.

Polimer- ve Antibiyotik-Releasing Kaplamaları

Belki de en klinik olarak gelişmiş yaklaşım, küçük bir klinik çalışma ile kaplama cihazı yüzeyleri içerir. Minocycline-rifampin kaplaması (bazı merkezi venous catheters ve ureteral stents) kanserli kombinasyonlar için uyarlanmış ve diğer reaksiyonlar sınırlı sayıda kabul edilebilir.

Klinik Kanıt ve Çıktılar

Preclinical verilerin bolluğa rağmen, kardiyak cihazlarındaki antimik kaplamalar için yüksek kaliteli klinik kanıtlar sınırlı kalmaktadır. Çoğu çalışma küçük, tek merkez ve nonrandomized. Ancak, son yıllarda birkaç önemli deneme ortaya çıktı.

Avrupa'da yapılan rastgele kontrollü bir deneme, gümüş kaynaklı ve önemsiz bir hız jeneratörü cepleriyle karşılaştırıldığında, birkaç küçük denemeden 300 hastayı içeriyordu ve gümüş kaplama grubundaki 60 azalmayı gözlemledi, ancak genel kanıt seviyesi orta kalır.

Hidrogel bazlı antibiyotik-eluting kaplamaları, kontrollere kıyasla% 90'dan fazla artış gösterdi.Bir çalışma, bir gentamik-eluting Hidrogel kaplama bakteri kolonizasyonunu % 90'dan fazla bir yerel veya sistemik toksisite gözlemlendi.

Akıllı kaplamalar henüz kontrollü insan denemelerine girmek zorunda kaldı, ancak 15 hastada son bir pilot çalışma, klorojitlerin jeneratörü cebinde klorojit hidrojekte eden bir hidrokarbon çalışmasına ihtiyaç duyuyordu.

Diğer tıbbi cihazlardaki antimik kaplamalar için çeşitli düzenleyici onaylar verildi (örneğin, gümüş kaynaklı idrar kasetleri ve endotracheal tüpler), ancak kalp cihazı kaplamaları çoğu pazarda soruşturma aşamasında kalır. FDA özellikle kalıcı kalp implantları için herhangi bir antimik kaplama onaylanmadı, ancak bazı ürünler geçici hız makinesine yol açar.

Mevcut Kaplamaların Avantajları ve Sınırları

Kalp cihazları için etkili antimik kaplamaların potansiyel avantajları zorlayıcı: enfeksiyon oranları, daha az cihazla ilgili komplikasyonlar, sistemsel antibiyotiklere ihtiyaç duymaya (reksiyon basıncının azaltılması), daha kısa hastane kalır ve genel sağlık maliyetlerinden daha düşük.

Ancak, sınırlamalar kabul edilmelidir. İlk olarak, cihazın ömrü boyunca dayanıklılık (örneğin 5-10 yıl) elde etmek zordur. Çoğu kaplamalar, aktif ajanlarını sadece birkaç hafta boyunca serbest bırakmak için tasarlanmıştır - erken kolonizasyonu önlemek için yeterli, ancak geç enfeksiyonlar.İkinci, bazı kaplama malzemeleri, fibroz veya kronik bir inflamasyon gibi, bu da cihazın fonksiyonunu tehlikeye atabilir.

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

Bir sonraki antimik kaplamalar arabak cihazlar için, bu sınırlamaları tek, sağlam bir platforma entegre ederek yenmeyi amaçlamaktadır.

Multi function Kaplamalar

Pro-healing özellikleri ile antimik aktiviteyi birleştirmek büyük bir odaktır. Örneğin, bir kaplama implantasyondan sonra ilk iki hafta boyunca bir bakteriyidal ajan serbest bırakabilir, sonra yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş bir şekilde antimikrobiyalizasyon sağlar.

Nanoyapılı Yüzeyler

Bu nedenle, cicada kanatları ve köpekbalığı derisi gibi doğal yüzeyler tarafından ilham alın, nanoyapılan yüzeyler fiziksel olarak çöküntü ile temasa geçtiler.Bu “mekanik veya nanospikesinler kimyasal ajanlar gerektirmez ve böylece gelişmiş nanofabrikasyon teknikleri (örneğin, reaktif iyon etching, glancing açısı depozisyon), araştırmacılar nanosiyon veya nanospikesinler üzerinde kalıplar veya silikon yüzeylerde uyumlu hale getirirler.

Antimik ⁇ ve Host Defense İmplants

Geleneksel antibiyotik yerine, sentetik antimikrobiyal peptidler (AMPs) geniş çaplı anti-spektrum aktivitesi, hızlı öldürme ve düşük direnç potansiyeli sunar. AMPs cihazına uygun şekilde uygulanabilir: CXCL12 gibi kaplamalar yerel mikrobiyolojik uygulamaları artırmak için göstermiştir.

Kişiselleştirilmiş Kaplamalar

Hızlı tanı aletlerinin gelişiyle, hastanın belirli mikrobiyom veya susceptability'e terapötik kaplamalar konusunda ilgi vardır. Örneğin, MRSA ile kolonizasyonlanmış bir kaplama olabilir, mantar enfeksiyonlarının öyküsü ile başka bir antifungal ajan alabilir. Pre-implantasyon mikrobiyolojik swabs, kompozisyonu kılavuzluk.

Gelişmiş Biyodegradable ve Self-Healing Kaplamalar

Hassasiyet kaygılarını ele almak için, araştırmacılar, kontraseptif olarak ortaya çıkan küçük çizeçleri tamir edebilecek veya implantasyon sırasında kullanılabilecek küçük çizeçleri tamir edebileceklerdir. Mikrocapsules, kaplamalarda bulunan veya şifa ajanların bulunduğu kaplamalar, bir kez kırılmış, betonarme materyali serbest bırakacaklardır.

Dijital Sağlıkla Bütünleşme

Geleceğin akıllı kaplamaları, gerçek zamanlı enfeksiyon gözetimi sağlamak için cihaz telemetri ile arayüze ulaşabilir. Örneğin, bakterileri klinik enfeksiyon geliştirmeden önce erken kolonizasyona bağlayabilecekleri bir kaplama.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Antimik kaplamalarda yenilik, kalpli cihaz enfeksiyonlarına karşı mücadelede kritik bir sınır temsil eder.Bir kaplama henüz mükemmel güvenli, dayanıklı ve etkili bir şekilde tüm kullanım vakaları boyunca, araştırma ve geliştirme hızı teşvik edilir. Nanopartikül tabanlı, hidrogel, non-fouling ve akıllı kaplamalar her biri farklı avantajları ve sınırlamaları sunarken, ve gelecekteki cihazlar muhtemelen çok sayıda stratejinin elementlerini bir araya getirir.