取材中世紀花窗玻璃技術,新「生物活性玻璃」數小時內消滅細菌

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 11 日 19:12 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly


醫療過程中引發的細菌感染是嚴重問題,不小心便會因此死亡。美國阿斯頓大學研究人員現在開發新的生物活性玻璃,並取材中世紀花窗玻璃的製造技術,可以在數小時內消滅可能致命的細菌。

生物活性玻璃(Bioactive glass,BAG)是一種具生物相容性的人工生物材料,能當作人體植入物修復、替換以及促進新骨生長,且既能夠與骨組織成鍵結合、同時又能與軟組織相連接,常見於牙科(牙齒填充物)和骨科(骨植入物)應用。

BAG 可由不同金屬組成,美國阿斯頓大學團隊現在採用與中世紀製造花窗玻璃(stained glass)相似的方法,在高溫 1,000 ℃ 的火爐中製出含微量鈷的生物活性玻璃,接著玻璃快速冷卻不結晶,研究人員再將含不同鈷濃度的生物玻璃磨成粉,丟進培養皿中與細菌搏鬥,測試不同鈷濃度的生物玻璃滅菌能力是否有差別。

實驗結果指出,鈷濃度最高的生物活性玻璃在短短 6 小時內就消滅大腸桿菌群,24 小時內消滅可能在手術過程中感染的白色念珠菌(Candida albicans),以及 24 小時內殺死 99% 金黃色葡萄球菌(Staphyloccus aureus)。

進一步觀察發現,細菌是因為與生物活性玻璃中的金屬離子接觸後,細胞壁遭金屬離子分解破裂而死亡;其他研究中,也表明含有銅、鋅、銀的生物活性玻璃具類似抗菌特性。

研究團隊表示,這種金屬生物活性玻璃能當作手術部位的生物可降解填充物,第一時間阻止細菌感染;另一個重要用途則為導尿管:導尿管剛接上時雖然無菌,但當尿袋集滿後,細菌就可能沿著導管爬回膀胱引發尿路感染,難以用抗生素治療,是引發敗血症的第二大原因,如果將抗菌生物活性玻璃結合導尿管,就能避免細菌回到患者體內。

根據歐洲疾病預防控制中心(ECDC)數據,歐洲每年超過 400 萬人患上醫療照顧相關感染(HAI),約 37,000 人因感染而死亡,新的抗菌生物活性玻璃可作為廉價的抗菌植入物或塗層,用來對抗醫療中最常見的感染源。

新論文發表在《ACS Biomaterials》期刊。

(首圖來源:阿斯頓大學