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拜罗伊特大学开发的新生物材料可以消除感染的风险,并促进愈合过程。由ThomasScheibel教授领导的一个研究小组成功地将这些与生物医学高度相关的材料特性结合起来。这些纳米结构材料是以蜘蛛丝蛋白为基础的。它们能防止细菌和真菌的定植,但同时也能主动地协助人类组织的再生。因此,它们是理想的植入物,伤口敷料,假体,隐形眼镜,和其他日常辅助。科学家们在杂志上展示了他们的创新成果。

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这是一个被广泛低估的感染风险:微生物沉降在物体表面,这是医学治疗和一般生活质量所不可缺少的。渐渐地,它们形成了一种致密的、通常看不见的生物膜,即使是清洗剂也不能轻易去除,而且常常对抗生素和抗毒品产生抗药性。细菌和真菌可以迁移到生物体的邻近组织中。因此,它们不仅会干扰各种愈合过程,甚至会导致危及生命的感染。

通过一种新的研究方法,Bayreuth大学的科学家们现在已经找到了解决这个问题的方法。利用生物技术生产的蜘蛛丝蛋白,他们开发了一种防止病原微生物粘附的材料。即使是对多种抗菌药物(MRSA)耐药的链球菌,也没有机会在材料表面沉降。因此,生长在医疗器械、运动设备、隐形眼镜、假肢和其他日常用品上的生物膜可能很快就会成为历史。

此外,这些材料的设计是为了同时帮助人类细胞在其表面的粘附和增殖。如果它们可以用于伤口敷料、皮肤置换或植入物,它们会主动支持受损或丢失组织的再生。与以前用于再生组织的其他材料不同,感染的风险在本质上被消除了。因此,用于各种生物医学和技术应用的抗微生物涂层将在不久的将来面世。

到目前为止,Bayreuth的研究人员已经成功地测试了两种蜘蛛丝材料的抑菌功能:一种是几纳米厚的薄膜和涂层,另一种是可以作为组织再生前驱物的三维水凝胶支架。“到目前为止,我们的研究已经得出了一个绝对开创性的发现,为未来的研究工作做了准备。特别是,我们开发的生物材料的微生物排斥特性并不是基于有毒的,即破坏细胞的效应。决定性因素在于纳米级的结构,这种结构会使蜘蛛丝表面产生微生物排斥。它们使病原体不可能附着在这些表面上,”贝雷乌斯大学(University Of Bayreuth)生物材料教授托马斯·谢贝尔(Thomas Scheibel)博士解释道。他是贝雷乌斯大学(University Of Bayreuth)生物材料的主席。

“另一个引人入胜的方面是,大自然再次被证明是高度先进的材料概念的理想榜样。天然蜘蛛丝对微生物侵扰具有很强的抵抗力,以生物技术的方式复制这些特性是一项突破,”博士补充道。格雷戈尔·朗是第一批作者之一,也是Bayreuth大学生物聚合物处理研究小组的负责人之一。

在Bayreuth实验室,蜘蛛丝蛋白被专门设计成各种纳米结构,以优化特定应用中与生物相关的特性。在Bayreuth校园的网络研究设施再次证明了它们的价值。与巴伐利亚聚合物研究所(BPI)一起,拜罗伊特大学的另外三个跨学科研究机构参与了这一研究突破: