Tecnologia Científica

Nova superfície antimicrobiana reduz o acúmulo de bactérias em instrumentos médicos
Os pesquisadores desenvolveram novas superfícies antimicrobianas que podem reduzir significativamente a formação de bactérias em instrumentos médicos, como cateteres urinários, e reduzir o risco de infecção do paciente durante a internação.
Por Monash University - 19/05/2021


Os pesquisadores da Monash University desenvolveram uma nova superfície antimicrobiana 3D que pode reduzir o acúmulo de bactérias em equipamentos médicos, como cateteres urinários. Crédito: Monash University

Os pesquisadores da Monash University desenvolveram novas superfícies antimicrobianas que podem reduzir significativamente a formação de bactérias em instrumentos médicos, como cateteres urinários, e reduzir o risco de infecção do paciente durante a internação.

Este primeiro estudo mundial demonstra o potencial de superfícies projetadas em 3D na prevenção da formação inicial de microcolônias de Escherichiacoli (E.coli), Klebsiellapneumoniae e Pseudomonas aeruginosa - as três infecções bacterianas mais comuns do trato urinário (ITUs) associadas a cateteres.

A equipe de estudo, liderada pelo Dr. Victor Cadarso, do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Monash University e do Center to Impact AMR, projetou superfícies com micro-recursos 3D lisos, em vez dos tradicionais cortes transversais afiados, para reduzir o potencial para que bactérias nocivas se fixem nessas superfícies em grande número.

As superfícies testadas demonstraram redução na fixação de bactérias e formação de biofilme. Uma das superfícies, P01, apresentou excelentes propriedades contra E.coli, K.pneumoniae e P. aeruginosa com 55 por cento, 69 por cento e 68 por cento menos células bacterianas aderidas e 53 por cento, 77 por cento e 66 por cento menos microcolônias sendo formadas , respectivamente.

As infecções do trato urinário (ITUs), associadas aos cateteres urinários, são o tipo mais comum de infecções associadas aos cuidados de saúde. Eles foram identificados pela Organização Mundial da Saúde (OMS) como uma ameaça urgente à saúde global.

Aproximadamente um em cada cinco pacientes hospitalizados em todo o mundo recebem cateteres urinários durante sua internação. Estima-se que 13.000 pessoas em todo o mundo morrem a cada ano de ITU e outras 700.000 morrem de infecções associadas à resistência antimicrobiana devido à resistência dos superbactérias aos antibióticos e aos métodos de esterilização atuais.

O estudo foi publicado na revista internacional ACS Applied Materials & Interfaces . Pesquisadores do Departamento de Microbiologia da Monash University também estiveram envolvidos e parte do trabalho foi feito no Melbourne Centre for Nanofabrication.

"Usando E. coli como exemplo, descobrimos que as células bacterianas que se formam em superfícies o fazem principalmente nos cantos agudos. Ao remover essas características agudas, a bactéria não pode mais colonizar a superfície de forma tão eficaz. Este mesmo efeito foi demonstrado para o dois outros patógenos neste estudo ", disse Sara Ghavamian, do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da Monash, que criou essas superfícies.
 
"Superfícies de alto contato dentro de hospitais, como cateteres e ventiladores, são uma fonte significativa de disseminação microbiana e infecções associadas à assistência médica.

"O controle de infecções por meio da alteração física da microarquitetura dessas superfícies, ao invés do uso tradicional de agentes químicos, não é apenas uma abordagem mais durável, mas também uma estratégia eficaz para combater a resistência antimicrobiana."

A colonização bacteriana de superfícies ocorre ao longo do tempo. Uma vez que as bactérias se fixam em uma superfície, uma série de respostas celulares é desencadeada. Após essa fase inicial, incluindo algumas rodadas de divisão celular por essa bactéria, microcolônias de centenas de células bacterianas são formadas.

Após a colonização bem-sucedida, as bactérias formam um biofilme - uma grande população de bactérias em uma 'matriz celular secretada' que se liga e protege as células dos antibióticos e do sistema imunológico. Isso pode criar uma superbactéria que pode causar implicações de longo prazo para a saúde dos pacientes.

Os pesquisadores demonstraram que suas microtopografias projetadas em 3D com alturas variadas e seções transversais curvas suaves podem impedir simultaneamente a fixação inicial e a formação de biofilmes para três bactérias clinicamente relevantes.

Por meio de um extenso processo de triagem, os pesquisadores identificaram que os cantos agudos das paredes laterais verticais dentro das superfícies micropadronizadas convencionais dotavam as bactérias de esconderijos perfeitos para se protegerem contra o fluxo de fluidos que poderiam lavá-las.

Os pesquisadores levantaram a hipótese de que, ao suavizar esses cantos, as bactérias não teriam onde se esconder.

"Depois de períodos de incubação equivalentes com a mesma bactéria, descobrimos que, embora as superfícies micropadronizadas fossem realmente bem-sucedidas na redução do número de microcolônias formadas, elas, de forma problemática, aumentavam o número de bactérias aderidas em comparação com as superfícies micro planas tradicionais", disse Sara.

"Em oposição às superfícies convencionais de micropadrões afiados, nosso design suave demonstrou uma diminuição simultânea no número de fixação bacteriana e na formação de microcolônia em comparação com as superfícies planas padrão.

"O desenvolvimento de estratégias para prevenir a colonização bacteriana de superfícies, como cateteres, sem a necessidade de drogas antimicrobianas ou produtos químicos é fundamental para impedir a formação de biofilme e a propagação potencial de doenças prejudiciais."

 

.
.

Leia mais a seguir