Исследователи в UT, Юго-западный Медицинский центр показал, что высокочастотные переменные магнитные поля – тот же самый принцип, используемый в верхних частях кухонной плиты индукции – могут использоваться, чтобы уничтожить бактерии, которые заключены в слизистый «биофильм», растущий на металлической поверхности. Биофильм – коллекция микроорганизмов, которые придерживаются друг друга, а также на различные поверхности. Эта совокупность организмов и других веществ, которые окружают их, мешает и наркотикам и иммуноцитам, чтобы достигнуть бактерий.
Технология, разработанная доктором Радживом Чопрой и доктором Дэвидом Гринбергом, использует этот метод, чтобы нагреть поверхность протезных металлических суставов и уничтожить бактериальные биофильмы. Их работа появляется в Научных Отчетах.
Когда металл в присутствии чередования магнитных полей (AMFs), электрический ток произведен на металле, которые вырабатывают тепло. Если направление магнитных полей быстро переключено назад и вперед (т.е., высокая частота) тогда, электрический ток только течет вдоль внешнего края металла, который является, где биофильм.«Это было лампочкой в разговоре», сказал доктор Чопра, Адъюнкт-профессор Рентгенологии и с Продвинутым Научно-исследовательским центром Отображения. «У Вас есть болезнетворный микроорганизм, который нельзя лечить обычными наркотиками.
Вы имеете физический эффект – нагревающийся на поверхности металла – это часто – осложнение для технологий формирования изображений, таких как МРТ. Мы взяли две вещи, которые являются проблемами и, соединяя их, мы подняли решение».
Доктор Гринберг, Адъюнкт-профессор внутренней медицины и Микробиологии, сказал, что связанные с биофильмом инфекции – одно из самых серьезных осложнений замен коленного и тазобедренного сустава, часто нуждаясь в многократных операциях. «Мы искали лучшие способы предназначаться и рассматривать биофильмы. Наша идея состояла в том, чтобы поместить катушку вокруг сустава и управлять током через него, чтобы создать переменные магнитные поля. Человеческая ткань не проводящая, но металлический, поэтому только внедрение нагрелось бы».Используя протезные совместные модели, исследователи показали, что нагревание металлической поверхности через AMFs уничтожило биофильм и убило бактерии.
Они проверили несколько видов бактерий, которые создают биофильм на искусственных суставах, и процесс работал с каждым типом.Другое ключевое открытие их работы состоит в том, что лечение AMF увеличило эффективность лечения антибиотиками. «Думайте о тепле как препарат в течение минуты», сказал доктор Гринберг. «Иногда при инфекционных заболеваниях мы хотим знать, синергетические ли два наркотика, имея в виду один плюс каждый равняется четыре, который имеет место с AMF и антибиотиками. Это важно, потому что, если лечение синергетическое, Вы можете использовать более низкие концентрации каждого, который имеет последствия для безопасности, а также стоимости».
Образцовые мышью испытания на безопасность указали, что мощные дозы короткой продолжительности AMF минимизируют тепловое повреждение смежной ткани. Большая мощность достигает целевой температуры на поверхности металлического устройства быстро, прежде чем там будет пора очень теплу накопиться в окружающих тканях.
Каждый год больше чем 1 миллион замен коленного и тазобедренного сустава выполнен в Соединенных Штатах, и число, как ожидают, увеличится существенно за следующее десятилетие с возрастающими показателями ожирения и стареющего населения.В то время как протезные показатели инфекции суставов низкие, когда они действительно происходят, их исключительно трудно рассматривать.
Текущее лечение инфекции в протезном колене включает удаление покрытого биофильмом сустава, размещение временной распорной детали, шестинедельный курс внутривенных антибиотиков, и затем вторую операцию замены колена, которую это более сложно, чтобы провести, чем оригинальная хирургия.Пациенты неспособны принять участие в нормальных действиях в течение многих месяцев.«Инфекции суставов Periprosthetic – разрушительное осложнение пациентам и являются значительным финансовым бременем для нашей системы здравоохранения», сказали хирург-ортопед доктор Кеннет Эстрера, доцент в Юго-западном UT. «Исследование доктором Гринбергом и доктором Чопрой может привести к решению самой сложной проблемы в совместной хирургии артропластики».Будущая работа включает больше образцовых животным тестов на безопасность и эффективность.
Другим UT Юго-западные исследователи, которые способствовали этому проекту, является Самбул Шэйх, научный сотрудник; Джонатан Чацинофф, специалист по биоинженерии; доктор Ималька Мунавеера, постдокторский исследователь; доктор Бингбинг Ченг, постдокторский исследователь; доктор Сет М. Дэли, постдокторский исследователь; доктор Инь Си, доцент Рентгенологии и Отдела Клинических Наук; Ченкэн Бинг, научный сотрудник; и доктор Деннис Бернс, профессор Pathology и держатель Джейн Б. и Эдвина П. Дженевейна, доктора медицины Чэра при Патологии.Как высокая частота, чередующая работу магнитных полейЭлектрический ток, пробегающий провод, создает магнитное поле. Когда провод намотан, магнитное поле сконцентрировано в центре катушки.
Направление магнитного поля – северная/южная ориентация – зависит от направления потока электричества. Когда направление тока полностью изменено, направление перемен магнитного поля.
Управляя высокочастотным (больше, чем 100 кГц) переменный ток через катушку заставит поверхность металлических предметов в катушке быстро нагреваться.Это – тот же самый принцип, используемый в верхних частях кухонной плиты индукции, чтобы нагреть горшок, который кипятит воду.