Researchers show how bending implantable medical devices can lead to bacterial growth

Researchers show how bending implantable medical devices can lead to bacterial growth

Medical Xpress shared a study recently published in Scientific Reports, which showed that mechanical deformation, such as bending or twisting, can lead to the formation of biofilm on implantable medical materials.

In this study, researchers from the University of Toronto’s Faculty of Applied Science and Engineering tested various samples of silicone, including both lab-synthesized and commercial-grade medical tubing used for urinary catheters. They subjected the samples to various mechanical forces to create surface damage and found that slight bending of elastomeric materials caused microcracks that “are perfect environments for colonizing bacteria.”

To form the microcracks for testing, researchers wiped samples repeatedly with laboratory tissues or pressed them with a rough, ridged pattern to create regular microcrack spacing. Samples were then placed in a bacterial culture plate and seeded with Pseudomonas aeruginosa, a biofilm-forming bacterium. Samples were treated with a fluorescent dye after growth, causing attached bacteria to “glow green” under an optical microscope. Researchers could see that bacteria preferred to attach to the microscopic cracks and when focusing on bent samples, found four to five times as many bacteria on the side of the sample that was in tension versus the side that was in compression. They also noted that samples synthesized in the lab remained smooth and were relatively free from bacteria, while commercially produced undamaged samples often contained microcracks from manufacturing when taken out of the packaging.

Ben Hatton, associate professor of materials science and engineering and senior study author, stated “the formation of microbial biofilms on these materials is common, but we were surprised by the degree to which bending silicone, and other rubber materials, causes these cracks to reversibly open and close – and how big a difference they make in terms of biofilm formation.”

Hatton believes this study shows how simple it is to introduce surface variations that cause microbial attachment. He recommends that surgeons should “be looking out for situations where silicone devices – such as tubing or prosthetic implants – are being bent during use, and paying particular attention to the side under tension, as this is where infections may be starting.”

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May 2023

TRADUCCIÓN DE GOOGLE:

Los investigadores muestran cómo doblar los dispositivos médicos implantables puede conducir al crecimiento bacteriano

Medical Xpress compartió un estudio publicado recientemente en Scientific Reports, que mostró que la deformación mecánica, como doblarse o torcerse, puede conducir a la formación de biopelículas en materiales médicos implantables.

En este estudio, investigadores de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto probaron varias muestras de silicona, incluidos tubos médicos sintetizados en laboratorio y de grado comercial utilizados para catéteres urinarios. Sometieron las muestras a diversas fuerzas mecánicas para crear daños en la superficie y descubrieron que una ligera flexión de los materiales elastoméricos provocaba microfisuras que “son entornos perfectos para la colonización de bacterias”.

Para formar las microfisuras para las pruebas, los investigadores limpiaron las muestras repetidamente con tejidos de laboratorio o las presionaron con un patrón rugoso y rugoso para crear un espacio regular entre las microfisuras. Luego, las muestras se colocaron en una placa de cultivo bacteriano y se sembraron con Pseudomonas aeruginosa, una bacteria que forma biopelículas. Las muestras se trataron con un tinte fluorescente después del crecimiento, lo que provocó que las bacterias adheridas “brillaran en verde” bajo un microscopio óptico. Los investigadores pudieron ver que las bacterias preferían adherirse a las grietas microscópicas y, al concentrarse en las muestras dobladas, encontraron de cuatro a cinco veces más bacterias en el lado de la muestra que estaba en tensión que en el lado que estaba comprimido. También notaron que las muestras sintetizadas en el laboratorio se mantuvieron suaves y relativamente libres de bacterias, mientras que las muestras intactas producidas comercialmente a menudo contenían microfisuras de fabricación cuando se sacaban del empaque.

Ben Hatton, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales y autor principal del estudio, afirmó que “la formación de biopelículas microbianas en estos materiales es común, pero nos sorprendió el grado en que al doblar la silicona y otros materiales de caucho, estas grietas se vuelven reversibles”. abrir y cerrar, y cuán grande es la diferencia que hacen en términos de formación de biopelículas”.

Hatton cree que este estudio muestra lo simple que es introducir variaciones en la superficie que provocan la unión microbiana. Recomienda que los cirujanos “deben estar atentos a las situaciones en las que los dispositivos de silicona, como los tubos o los implantes protésicos, se doblan durante el uso, y deben prestar especial atención al lado bajo tensión, ya que aquí es donde pueden comenzar las infecciones”.

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mayo 2023