Después de 24 horas, un patógeno bacteriano, Pseudomonas aeruginosa (verde), se ha adherido a un portaobjetos de vidrio desnudo, pero no a un portaobjetos recubierto con SLIPS que contiene un agente antibacteriano. Crédito:David Lynn, Vistas de materiales, 2016
Un recubrimiento súper resbaladizo que se está desarrollando en un laboratorio de la Universidad de Wisconsin-Madison podría beneficiar a los catéteres médicos, equipo de fábrica, e incluso algún día, tanques de aceite.
El recubrimiento contiene un aceite lubricante que resiste la adhesión de bacterias. Un primer objetivo comercial son los catéteres, que se utilizan para administrar o eliminar líquidos en medicamentos.
Los catéteres son frecuentemente colonizados por bacterias que forman una "biopelícula" resistente que resiste a los agentes que de otro modo los matarían.
Entre 250, 000 y 500, 000 infecciones de catéter en los Estados Unidos cada año cuestan miles de millones debido al aumento del uso de antibióticos, estancias hospitalarias más largas, y la necesidad de reemplazar el catéter.
El profesor de ingeniería química de UW – Madison, David Lynn, crea el recubrimiento patentado sumergiendo alternativamente un objeto en dos soluciones de polímero.
La Fundación de Investigación de Antiguos Alumnos de Wisconsin posee varias patentes sobre el trabajo de Lynn y ha inscrito el proyecto en el Programa Acelerador de WARF. Según el director de WARF Accelerator, Greg Keenan, "La superficie súper resbaladiza podría reducir las infecciones, bloqueos y costos asociados con los catéteres ".
WARF Accelerator tiene como objetivo reducir los riesgos de las tecnologías prometedoras y facilitar el camino hacia la concesión de licencias por parte de una empresa. "El objetivo de WARF Accelerator es atraer socios de la industria o inversores mediante la validación del potencial del mercado, demostrando valor comercial, y eliminar el riesgo de la tecnología subyacente, "dice Keenan.
Los ingresos por licencias son la fuente principal de los millones de dólares que WARF envía anualmente a UW – Madison para apoyar la investigación. salarios, edificios y equipos.
El nuevo recubrimiento también se puede infundir con antibióticos de liberación lenta, que podría matar hongos y bacterias en el torrente sanguíneo o en el tracto urinario donde se usan con frecuencia catéteres.
Con Helen Blackwell, profesor de química en UW-Madison con amplios conocimientos sobre el crecimiento bacteriano, Lynn ha demostrado que las "superficies porosas resbaladizas con infusión de líquido" (SLIPS) de hecho evitan que las bacterias crezcan en las superficies de vidrio.
Los revestimientos resbaladizos de Lynn se inspiraron en ciertas hojas de plantas, que hacen que el agua se acumule en gotas casi esféricas. "Ha habido un gran esfuerzo en la ciencia de los materiales para desarrollar imitaciones sintéticas de esas hojas, "Dice Lynn.
Los SLIPS de Lynn son materiales porosos que se fabrican sumergiendo un objeto en dos soluciones de polímero. Los recubrimientos tienen aproximadamente tres millonésimas de metro de espesor, aproximadamente 25 veces más delgado que una hoja de papel.
Muchos procesos, como los que se utilizan en chips de computadora y paneles solares, Puede revestir objetos planos. Pero el proceso de inmersión y extracción de Lynn puede cubrir superficies complejas o curvas como las dos superficies de un catéter.
David Lynn, izquierda, profesor de ingeniería química y biológica en la Universidad de Wisconsin-Madison, y el estudiante de posgrado Harshit Agarwal discuten los recubrimientos súper resbaladizos que están desarrollando para reducir el crecimiento bacteriano en dispositivos médicos implantados, como catéteres. Crédito:David Tenenbaum
Hace un año, El financiamiento y el apoyo de WARF Accelerator comenzaron a respaldar la "eliminación de riesgos" del proceso de recubrimiento. Catéteres Lynn señala, "debe resistir la flexión, esterilización, enrollado y se sienta en un estante durante seis meses sin secarse ni quebrarse ".
Los recubrimientos de Lynn se sienten ultra suaves, pero su interior rugoso puede almacenar productos químicos. "Estas cargas podrían matar bacterias u hongos, ", Dice Lynn." Eso podría ayudar a prevenir aún más la contaminación por bacterias y prolongar la vida útil de estos materiales ".
Y debido a que los recubrimientos evitan la adhesión de muchas sustancias, incluyendo agua, petróleo, salsa de tomate y mostaza, pueden ser útiles en el procesamiento de alimentos.
Keenan, director de WARF Accelerator, dice, "Mi experiencia en LiquiGlide, que comercializa un revestimiento resbaladizo diferente, me enseñó que los líquidos viscosos que se adhieren a las superficies sólidas generan miles de millones de dólares en desperdicios e ineficiencias. Vi de primera mano la tremenda economía, ambiental, y beneficios para el cuidado de la salud que se pueden abordar con estos nuevos recubrimientos de infusión líquida en una amplia variedad de aplicaciones, desde envases para el consumidor hasta la fabricación de productos químicos y dispositivos médicos ".
Los catéteres transportan líquido, que podría sacar el aceite lubricante o el aditivo antibiótico con el tiempo, Dice Lynn. "Necesitábamos observar lo que sucedería en una arteria o vena en contacto con la sangre. ¿Pueden estos recubrimientos también prevenir la coagulación? ¿Pueden sobrevivir en el ambiente con alto contenido de sal de un catéter urinario? ¿Cuán efectiva es la actividad antibacteriana?"
Hasta aquí, el examen de un año no ha descubierto obstáculos serios, Dice Lynn. "Este es el tipo de pruebas que WARF Accelerator puede soportar y van más allá del trabajo habitual de investigación y diseño que hacemos, pero son útiles para las empresas que pueden querer licenciar esta tecnología. La tecnología se vuelve menos riesgosa para ellos, y más rentable para WARF. El ganador final será la universidad ".