ICFO 手术植入物的图像，覆盖有金纳米颗粒(左边的网格堆)，与治疗前的原始手术网格(右边的网格堆)进行比较
信用:ICFO 大约50年前发明的外科医用网已经成为受损组织手术恢复过程中的关键要素，其中最常见的是疝修补
当植入患者的组织内时，这些网状物的柔性和适形设计有助于保持肌肉紧绷，并允许患者比通过传统的播种和缝合手术恢复得更快
然而，将医用植入物插入患者体内伴随着手术过程中细菌污染的风险，以及随后在手术网表面形成感染性生物膜的风险
这种生物膜往往像一层不可渗透的涂层，阻碍任何种类的抗生素药物到达并攻击膜上形成的细菌，以阻止感染
因此，有时间限制的抗生素疗法可能无法抵抗这些超级耐药细菌，患者可能最终会重复手术，甚至可能导致死亡
事实上，根据欧洲抗菌药物耐药性监测网络(EARS-Net)，2015年欧洲有超过30，000例死亡与抗生素耐药性细菌感染有关
在过去，已经寻求了几种方法来防止手术过程中的植入物污染
已经建立并实施了手术后无菌协议来对抗这些抗生素抗性细菌，但是没有一个协议能够完全解决这个问题
在最近发表在《纳米快报》和《自然光子学》上的一项研究中，ICFO的研究人员Dr
伊格纳西奥·德·米盖尔，阿兰萨·阿尔博诺兹，由ICREA教授领导
在ICFO·罗曼·奎丹，与研究人员艾琳·彼尔托合作，博士
瓦内萨·桑斯博士
克里斯汀·维斯和博士
主要医疗器械和制药器械公司的保罗·图伦
布劳恩发明了一种新技术，利用纳米技术和光子学来显著提高外科植入物医用网的性能
通过自2012年以来的持续合作，ICFO和B
布劳恩外科
A
，开发了一种具有特殊功能的医用网:网的表面经过化学修饰，可以固定数百万个金纳米粒子
为什么？因为金纳米粒子已经被证明在非常局部的区域非常有效地将光转化为热
硫的扫描电镜显微照片
手术网表面形成金黄色葡萄球菌生物膜
信用:ICFO 在光-热转换过程中使用金纳米粒子的技术在以前的研究中已经在癌症治疗中进行了测试
更重要的是，在ICFO，这项技术已经在之前由赛莱克斯基金会支持的几项研究中得到了应用，这是早期富有远见的慈善支持如何解决根本问题并最终导致重要的实际应用的又一个突出例子
对于这种特殊的情况，在知道全世界每年有超过2000万例疝气修补手术的情况下，他们相信这种方法可以降低复发手术的医疗成本，同时消除目前用于解决这一问题的昂贵且无效的抗生素治疗
因此，在他们的体外实验中，通过一个彻底的过程，研究小组在外科手术网上涂上了数百万个金纳米粒子，将它们均匀地分布在整个结构上
他们测试了筛网，以确保颗粒的长期稳定性、材料的不降解性以及纳米颗粒不会脱离或释放到周围环境中(烧瓶)
他们能够使用扫描电子显微镜观察到纳米粒子在结构上的均匀分布
手术网上等离子体激元激活生物膜预防示意图
信用:ICFO 一旦修改过的网格准备好了，团队就把它暴露给S
金黄色葡萄球菌细菌24小时，直到他们观察到表面形成生物膜
随后，他们开始在30秒内将网暴露于近红外光(800纳米)的短强度脉冲，以确保达到热平衡，然后重复该处理20次，每个脉冲之间有4秒的静止间隔
他们发现了以下情况:首先，他们发现以特定的频率照射网格会在纳米粒子中引发局部的表面等离子共振——这种模式导致光有效地转化为热，燃烧表面的细菌
其次，通过使用荧光共聚焦显微镜，他们看到有多少细菌已经死亡或仍然活着
对于存活的细菌，他们观察到生物膜细菌变成浮游细胞，恢复它们对抗生素治疗和免疫系统反应的敏感性或弱点
对于死亡的细菌，他们观察到随着传送到网表面的光量的增加，细菌会失去附着并从表面剥离
第三，他们证实了在近红外光范围内操作与体内设置完全兼容，这意味着这种技术很可能不会损害周围的健康组织
最后，他们重复了处理，并证实了网格的反复加热没有影响其转换效率能力
正如ICFO·罗曼·奎丹的ICREA教授所说，“这项研究的结果为利用等离子体纳米技术防止外科植入物表面细菌生物膜的形成铺平了道路
仍然有几个问题需要解决，但重要的是要强调，这种技术确实将意味着手术程序的彻底改变和患者的进一步康复
" 医生
保罗·图伦，波士顿大学研究与发展部主任
布劳恩外科
A
“我们致力于帮助医疗保健专业人员避免医院相关感染，这促使我们开发新的策略来对抗细菌和生物膜
此外，研究小组正在探索将这种技术扩展到必须避免生物膜的其他领域
"
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