Исследователи разрабатывают новый метод лечения инфекций среднего уха.

Инфекции среднего уха, также известные как отит, поражают более 80% детей в США. В новом исследовании исследователи разработали миниатюрное напечатанное на 3D-принтере устройство для инактивации синегнойной палочки, распространенной бактерии, вызывающей инфекцию.

Устройство — массив микроплазменных струй — генерирует плазму, которая состоит из заряженных частиц и реактивных молекул, которые, как ранее было показано, инактивируют различные патогены. «Это первый раз, когда кто-либо пытался лечить инфекции среднего уха с помощью плазменной технологии», — сказал Юнгеун Вон, аспирант лаборатории Боппарта. «Обычно лечение включает использование антибиотиков или хирургическое вмешательство ».

Проблема с использованием антибиотиков двоякая. Во-первых, антибиотики неэффективны более чем у 30% больных острыми инфекциями. Во-вторых, их использование может привести к повышению устойчивости к антибиотикам, поскольку бактерии образуют биопленки — агрегаты, прикрепляющиеся к поверхности уха.

«Биопленки очень плотные, что затрудняет проникновение антибиотиков», — сказала Хелен Нгуен (IGOH), профессор гражданской и экологической инженерии Ивана Рачеффа. «Наша идея заключалась в том, что если мы сможем нарушить структуру биопленки, мы сможем увеличить проникновение антибиотиков».

Исследователи протестировали массив микроплазменных струй, построив модель среднего уха. Они использовали иссеченную барабанную перепонку крысы и проверили антимикробное действие микроплазмы на бактерии, расположенные за барабанной перепонкой.

«Мы использовали различную продолжительность лечения и обнаружили, что 15 минут и дольше были эффективны для инактивации бактерий», — сказал Вон. «Мы также наблюдали за тканью, чтобы увидеть, не образовались ли у нас какие-либо отверстия или разрывы, но мы не обнаружили никаких очевидных физических повреждений».

«Мы думаем, что микроплазма разрушает биопленку, нарушая мембрану бактериальной клетки», — сказал Нгуен. «Пока что у нас есть только косвенные измерения, подтверждающие нашу идею, но мы рассмотрим это в будущем».

Хотя толщина барабанной перепонки крысы на 30% меньше, чем у человека, то есть примерно с прядь волос, результаты показывают, что лечение микроплазмой можно использовать для лечения инфекций среднего уха у людей.

«Инфекции среднего уха и чрезмерное назначение антибиотиков для их лечения являются серьезными клиническими проблемами, которые требуют новых лечебных технологий и решений», — сказал Стивен Боппарт, заслуженный председатель инженерного факультета Грейнджер, который также является врачом .

В настоящее время исследователи разрабатывают меньшую струю в форме наушников для лечения, которая позволит увеличить время воздействия. Они также протестируют устройства на моделях животных с использованием биопленок других бактерий, вызывающих инфекции среднего уха, включая, помимо прочего, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae и Moraxella catarrhalis, чтобы проверить, эффективно ли лечение и в отношении этих бактерий. Кроме того, исследователи будут внимательно следить за тканями среднего уха, чтобы гарантировать отсутствие структурных и функциональных повреждений тканей в результате плазменной технологии.