Revestimento de superfície antibacteriano torna os dispositivos médicos mais seguros

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Revestimento de superfície antibacteriano torna os
dispositivos médicos mais seguros
Um novo tratamento de superfície antibacteriana pode ajudar a melhorar a segurança dos dispositivos
médicos, minimizando o risco de infecção durante o uso.
De acordo com uma pesquisa nacional dos EUA de 2007, cerca de 1,7 milhão de infecções hospitalares
são relatadas anualmente, representando mais de 99.000 mortes, com cerca de metade atribuída ao
crescimento de biofilmes bacterianos.
Estas são matrizes proteicas complexas que fornecem “locais de sobrevivência” para bactérias
patogênicas, protegendo-as dos mecanismos de defesa do corpo e reduzindo a taxa de difusão de
antimicrobianos, tornando as bactérias mais resistentes.
“Nosso objetivo é reduzir a infecção e as complicações de dispositivos médicos implantados”, explicou
Amir Sheikhi, professor do Departamento de Engenharia Química da Universidade Estadual da
Pensilvânia, em um e-mail para a ASN. Os antibióticos são normalmente usados para tratar essas
complicações. No entanto, os micróbios têm evoluído a resistência aos antibióticos ao longo do tempo
para gerar superbactérias. Precisamos manter a administração global de antimicrobianos, buscando
maneiras de prevenir a infecção sem o uso excessivo de antibióticos.
Sheikhi e seus colaboradores, que incluem Richard Kaner, da Universidade da Califórnia, Los Angeles, e
Ali Khademhosseini, diretor e CEO do Instituto Terasaki, propõem um promissor tratamento de superfície
antibacteriano que resiste à adesão de proteínas e bactérias.
https://www.advancedsciencenews.com/evolution%e2%80%90on%e2%80%90a%e2%80%90chip-device-reveals-mutations-that-lead-to-superbugs/
https://www.advancedsciencenews.com/hall-of-fame-highlight-ali-khademhosseini/
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Superfície antibacteriana Zwitterionic
A abordagem envolve o depósito de um material zwitteriônico na superfície de dispositivos, como
cateteres, stents, válvulas cardíacas e marcapassos, o que impede que bactérias e outros materiais
nocivos se liguem à sua superfície. “Os zi-witterions são uma classe de materiais que contêm carga
positiva e negativa igual dentro de sua estrutura, de modo que a carga geral do material é neutra”,
explicou Sheikhi. Muitos biomateriais são de natureza zwitteriônica, como aminoácidos – os blocos de
construção das proteínas e dos fosfolipídios – que compõem a bicamada da membrana celular.
“Os materiais zwitteriônicos em si não matam os micróbios”, acrescentou. “Eles simplesmente impedem
que os micróbios se detenem e proliferem como biofilmes nas superfícies.”
Os benefícios dos tratamentos de superfície zwitteriônicos antibacterianos são conhecidos há muitos
anos. No entanto, eles não se traduziram em aplicações clínicas devido ao fato de que os materiais
atuais exigem condições complexas de reação e reagentes caros. Mas é aí que o estudo atual brilha.
Para começar, a equipe escolheu o polímero zwitteriônico polissulfobetaína devido à sua
biocompatibilidade, suas propriedades antibacterianas e estabilidade. O substrato pode ser
permanentemente ligado a superfícies do dispositivo usando luz UV e uma âncora molecular sob
condições ambientais. Como resultado, a polissulfobetaína pode ser usada para revestir rapidamente
uma ampla gama de materiais sem etapas de pré-condicionamento, tornando a fabricação em larga
escala acessível.
“Desenvolvemos uma simples química de tratamento zwitteriônico e técnica de deposição que nos
permite aplicar o material a dispositivos médicos comuns com complicações conhecidas”, disse Kaner.
“Os caldeidores, por exemplo, são um dos dispositivos médicos mais comuns usados na área da saúde
e são repletos de complicações, como infecção do trato urinário associada ao cateter, oclusão, dor e
inchaço.”
Os testes clínicos
Em testes de laboratório, a equipe testou sua superfície antibacteriana em dispositivos modificados e
testou sua resistência a diferentes bactérias, fungos e proteínas, e descobriu que o tratamento reduziu o
crescimento do biofilme em mais de 80%. Em um ambiente clínico, 16 usuários de cateter urinário de
longo prazo mudaram para cateteres de silicone aprovados pela FDA com o novo tratamento de
superfície zwitteriônico. Dez dos pacientes descreveram sua condição do trato urinário usando o cateter
tratado como “muito melhor” ou “muito melhor” e 13 optaram por continuar usando o novo cateter sobre
as opções convencionais de látex e silicone após o término do período do estudo.
“Depois de demonstrar a biocompatibilidade e a segurança do dispositivo, os cateteres estão agora
disponíveis comercialmente para uso no ambiente clínico”, disse Sheikhi. “O principal obstáculo a
superar é o status quo. Muitos desses dispositivos de commodities têm sido usados há décadas, e os
antibióticos são frequentemente coadministrados para reduzir as taxas de complicações.
“Conviar essas instituições grandes e ossificadas de que elas devem modificar seu padrão de
atendimento com tecnologia superior é sempre desafiador”, continuou ele. “Continuamos a coletar mais
dados para demonstrar que não apenas os dispositivos tratados melhorarão a vida de seus pacientes,
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mas os custos de back-end serão drasticamente reduzidos devido às menores taxas de complicações e
à intervenção menos necessária para tratar as complicações”.
Referência: Amir Sheikhi, Richard B. Kaner, et al., A Readily Scalable, Clinically Demonstrado,
Antibiofouling Tratamento de Superfície Zwitterionic para Dispositivos Médicos Implantáveis, Materiais
Avançados (2022). DOI: 10.1002/adma.202200254
Imagem de representação: Imagem microscópica de elétrons de varredura (SEM) que retrata um grande
número de bactérias Staphylococcus aureus, que foram encontradas na superfície luminal de um cateter
residente. Crédito da imagem: Janice Haney Carr/ CDC
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202200254
https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=7488