https://bitly.su/mdQ6Gvp
Имплантированные металлические части, такие как искусственные суставы или штифты и пластины, удерживающие кости вместе, могут помочь людям с травмированными или стареющими телами. После ремонта пациенты часто могут бегать, прыгать и играть снова. Но иногда бактерии в организме находят и прячутся в этих имплантатах.
Когда это произойдет, может понадобиться операция, чтобы победить эти микробы. Но что, если врачи могут убить этих микробов снаружи тела, не принимая лекарств и не вскрывая их? Два учёных разрабатывают способ сделать именно это. Фокус в том, чтобы это произошло: специальный магнит.
Одна из причин, по которой эти инфекции так трудно поддаются лечению, заключается в том, что они образуют био-пленку. Это тонкие листы бактерий и другой грязи, которые связываются вместе под защитным клейким слоем. Зубной налет - это один из видов био-пленки.
Но если вы можете удалить зубной налет хорошей зубной щеткой, био-пленку не так-то просто удалить, когда она находится внутри колена или зажата рядом с титановой пластиной в пальце ноги. Лишь у одного-двух процентов пациентов с искусственными суставами развивается одна из этих инфекций. Но это все равно приводит к появлению большого количества людей.
И как только они развиваются, такие инфекции могут быть очень болезненными и дорогостоящими для лечения. Часто пациенту требуется больше операций по удалению инфицированного сустава и установке нового. Им также может понадобиться много антибиотиков.
Дэвид Гринберг начал размышлять над новым решением. Он является врачом и научным сотрудником, который работает над профилактикой инфекций. "Как мы можем предотвратить удаление этого первоначального сустава, если он заразится?" Он задался вопросом. Он поговорил с одним из своих коллег, Радживом Чопрой. Чопра - биофизик. Это ученый, который изучает, как физические силы соотносятся с живыми существами. Оба работают в Юго-западном медицинском центре Техасского университета в Далласе.
Вместе они думали о МРТ, или магнитно-резонансной томографии. Врачи часто используют эту технику визуализации для осмотра мягких внутренних органов, таких как мозг, мышцы и сердце. Машина МРТ использует сильные магнитные поля для создания этих изображений.
Но когда эти магнитные волны взаимодействуют с металлом, они могут создавать тепло. Это может сделать опасным проведение МРТ-сканирования для некоторых людей с металлическими имплантатами или электроникой в организме. Но что если врачи смогут использовать это тепло так, чтобы помочь пациентам? "Мы вроде как перевернули концепцию", - говорит Гринберг.
Магнитный нагрев
В некоторых случаях инженеры намеренно используют изменяющиеся магнитные поля для создания тепла. Этот процесс известен как индукционный нагрев.
Когда электричество проходит через провода, вокруг него создается магнитное поле. Если используется переменный ток (AC), направление потока электроэнергии многократно и быстро меняет направление, туда и обратно. (Это тип электричества, которое выходит из розеток дома.) Переменный ток заставляет магнитное поле вокруг проводов также меняться.
Если вблизи этого переменного магнитного поля находится металлический предмет (или любой другой материал, проводящий электричество), через него начнут протекать электрические токи.
Поскольку металл будет оказывать некоторое сопротивление потоку электричества, часть энергии в электрическом токе, индуцируемом металлом, будет рассеиваться как тепло.В материалах, не проводящих электричество, таких как ткани, ток не индуцируется. Так что они остаются комфортно прохладными.
Гринберг и Чопра поинтересовались, можно ли использовать это тепло для уничтожения вредных бактерий, не причиняя вреда пациенту. Чтобы проверить свою идею, они поместили в пробирку кусок металла с биопленкой, растущей на нем. Затем они включили переменное магнитное поле.
И это сработало! Он нагрел металл и "расплавил" биопленку.
Теперь пришло время выяснить, как нагрев имплантата может повлиять на остальную часть тела. Мышцы и кости не проводят электричество. Чтобы они не нагревались напрямую. Но так же, как прикосновение к горячей сковороде может обжечь руку, нагрев имплантированного металла может обжечь ткани, которые контактировали с ней.
"Если вы думаете об использовании тепла в качестве лекарства, какая лучшая доза тепла вам нужна, чтобы уничтожить биопленку, но не повредить окружающие ткани?" Гринберг спрашивает. Чтобы выяснить это, его команда протестировала процесс на мышах.
Эти животные имели маленькие металлические шарики, имплантированные в ноги. На гранулах не было биопленок. Но они помогли проверить безопасность нагрева металлического имплантата, который соприкасался бы с живой тканью.
Из этих тестовых данных он говорит: "На самом деле, похоже, что вспышка нагрева - просто всплеск высокой мощности - безопаснее, чем медленный и устойчивый нагрев". Его команда сделает больше тестов на животных, прежде чем попробовать эту технику в людях.
https://bitly.su/eB14b6qo
Как насчет антибиотиков?
Хотя они могут перемещаться по всему телу, они, как правило, не попадают домой, как пуля, ни в один конкретный регион. Вот почему они не были так называемой магической пулей для борьбы с инфекциями, скрывающимися в имплантатах.
Однако Гринберг и Чопра протестировали применение этих противомикробных препаратов вместе с индукционным нагревом. И, как сообщает Гринберг, "Оказывается, эти двое работают вместе намного лучше, чем один из них".
Это важно, потому что это может сделать лечение более безопасным. Комбинируя термическую обработку с антибиотиками, врачи могут вылечить инфекцию с меньшим количеством каждого из них по сравнению с тем, что им было бы необходимо, если бы они применялись в одиночку.
Дуглас Осмон - врач-инфекционист из Медицинского колледжа Майо клиники в Рочестере, штат Миннесота. Он работает с ортопедами, теми врачами, которые специализируются на проблемах с костями и суставами.
Поиск не инвазивного способа лечения инфекций био-пленки уже давно является целью для врачей, которые работают с медицинскими имплантатами, такими как искусственные колени, отмечает он. Это было бы особенно полезно, если бы это ограничивало - или устраняло - потребность пациента в антибиотиках, отмечает он. Ведь эти лекарства могут иметь побочные эффекты.
Однако, отмечает он, еще слишком рано говорить о том, что переменные магнитные поля излечат внутренние инфекции у людей. Ученые тестировали его только на крошечных металлических таблетках у мышей. И настоящие имплантаты, в наши дни, как правило, не все металлические, они также имеют некоторые пластиковые детали.
И они удерживаются на месте с помощью костного цемента или винтов. Вспышка нагрева расплавит пластик или повредит цемент? Будет ли имплант болеть или ослабляться, если он ввинчен непосредственно в кость? Это важные вопросы, на которые нужно ответить, отмечает Осмон.