ماده کامپوزیتی مورد استفاده برای مهار این پدیده با قرار دادن ریز ذرات فروالکتریک باریم کلسیم زیرکونات تیتانات (BCZT) در پلی کاپرولاکتون (PCL) ساخته شده است – یک پلیمر زیست تخریب پذیر که به طور گسترده در کاربردهای پزشکی استفاده می شود. سپس مخلوط ذرات فروالکتریک و پلیمر به یک چاپگر زیستی سه بعدی وارد می شود تا یک شکل “داربست” متخلخل خاص ایجاد کند که سطح بالایی برای ارتقای تشکیل ROS داشته باشد.
این تیم قبلا از این تکنیک چاپ سه بعدی برای ساخت داربست های سه بعدی برای مهندسی بافت استخوان استفاده کرده است. دکتر حمیده خانبره، مدرس مواد و سازه در گروه مهندسی مکانیک دانشگاه باث، نویسنده اصلی این تحقیق است و میگوید که توسعه دامنه کاربردهای گستردهای دارد.
مهندسان دانشگاه باث با همکاری همکاران در دانشگاه اولستر – برای اولین بار – با موفقیت نوع جدیدی از مواد کامپوزیت فروالکتریک با خواص ضد میکروبی – برای استفاده به عنوان ایمپلنت های پزشکی – با استفاده از یک چاپ سه بعدی چند ماده ای جدید ایجاد کردند. روند.
این نوآوری به لطف فروالکتریکی است، مشخصه ای از مواد قطبی خاص که در پاسخ به تغییر انرژی مکانیکی یا دما، بار الکتریکی سطحی تولید می کنند. در فیلمهای فروالکتریک و ایمپلنتها، این بار الکتریکی منجر به تشکیل رادیکالهای آزاد به نام گونههای فعال اکسیژن (ROS) میشود که به طور انتخابی باکتریها را ریشه کن میکنند. این امر از طریق میکروالکترولیز مولکول های آب بر روی سطحی از مواد مرکب فروالکتریک قطبی شده به وجود می آید.
آزمایش نشان داد که حتی زمانی که این کامپوزیت با غلظتهای بالای باکتری تهاجمی E. coli آلوده شود، میتواند سلولهای باکتری را بدون مداخله خارجی به طور کامل از بین ببرد و تنها در عرض 15 دقیقه 70 درصد را از بین ببرد.
دکتر خانبره گفت: “ایمپلنت های زیست پزشکی که می توانند با عفونت یا باکتری های خطرناکی مانند E. coli مبارزه کنند، می توانند مزایای قابل توجهی برای بیماران و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی داشته باشند.” تحقیقات ما نشان میدهد که مواد کامپوزیت فروالکتریکی که ما ایجاد کردهایم پتانسیل بالایی به عنوان مواد و سطوح ضد میکروبی دارند. این یک توسعه بالقوه تغییر دهنده بازی است که ما مشتاقیم از طریق همکاری با محققان پزشکی یا ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی آن را توسعه دهیم.
طبق اعلام دانشگاهمهندسان می گویند که استفاده از مواد فروالکتریک پاسخگوی الکتریکی به ایمپلنت ها خاصیت مبارزه با عفونت می دهد و آنها را برای کاربردهای پزشکی مانند دریچه های قلب، استنت ها و ایمپلنت های استخوانی ایده آل می کند که خطر عفونت را برای بیماران کاهش می دهد.
در حالی که رایج است، همه ایمپلنت های زیست پزشکی سطحی از خطر را به همراه دارند زیرا مواد می توانند آلودگی های زیستی سطحی را حمل کنند که می تواند منجر به عفونت شود.
مقاله پژوهشی، کامپوزیتهای ذرات فروالکتریک برای کاربردهای ضد میکروبی در Advanced Materials Technologies منتشر شده است.