Estudio evalúa el microplasma contra las infecciones del pabellón medio

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Las infecciones del oído medio son una afección común en los primeros años de vida, que afectan a más del 80% de los niños en los EE. UU. Los antibióticos se utilizan a menudo como primera línea de defensa, pero a veces fallan contra las bacterias patógenas que pueden desarrollarse en el oído medio, justo detrás el tímpano. En un nuevo estudio, los investigadores exploran el uso del microplasma, una corriente altamente concentrada de iones y moléculas químicamente excitados, como un método no invasivo para atacar las biopelículas bacterianas que resisten el tratamiento con antibióticos en el oído medio.

Informan sus hallazgos en la revista. npj Biofilm y microbiomas.

Las biopelículas son comunidades de microbios que se forman en las superficies y se reproducen, se comunican entre sí y secretan una matriz adhesiva viscosa que las mantiene juntas. Pueden ser persistentes y dañinos, especialmente cuando se asocian con infecciones.

Los plasmas son una forma de materia que no es sólida, ni líquida ni gaseosa, dijo Jungeun (Jenny) Won, una ex Ph.D. estudiante en el laboratorio de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Illinois Stephen Boppart, quien dirigió la investigación con el Profesor de Ingeniería Civil y Ambiental Than H. (Helen) Nguyen y el Profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática J. Gary Eden . Boppart y Nguyen están afiliados a Carle Illinois College of Medicine, y Nguyen es miembro de la facultad del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la U. de I.

“Muchos estudios han encontrado que las partículas o moléculas altamente reactivas dentro de este plasma pueden interactuar con las bacterias e inactivarlas”, dijo Won, ahora investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Comparte el estatus de primer autor del nuevo informe con el ex investigador postdoctoral de la I University Peter P. Sun, ingeniero de procesos de TD en Intel Corporation.

Estudios anteriores han encontrado que los microplasmas pueden destruir las biopelículas bacterianas que se forman en varias superficies.

“Antes de probar esto con las infecciones del oído, descubrimos que la técnica del microplasma funcionaba con las biopelículas del agua potable”, dijo Nguyen.

Otros estudios sugieren que el tratamiento con microplasmas puede promover la curación de heridas y el control de infecciones, pero ninguna investigación previa ha utilizado la técnica contra las infecciones del oído medio, dijo Nguyen.

Para estudiarlo, el equipo desarrolló un dispositivo impreso en 3D capaz de generar y administrar microplasma a través de un gas portador emitido a través de una serie de pequeños chorros. Primero probaron el dispositivo en un cultivo bacteriano de Pseudomonas aeruginosa, una bacteria común responsable de las infecciones del oído medio. También lo probaron en una membrana artificial que imita el tímpano y lo impregnaron con una biopelícula de P. aeruginosa. Estas pruebas revelaron que el microplasma interrumpió el crecimiento y la viabilidad bacterianos.

Luego probaron el microplasma en un modelo que simulaba una cavidad del oído medio cerrada e infectada. Para estos experimentos, entregaron el microplasma al exterior del tímpano simulado, tal como lo harían si estuvieran tratando una infección del oído medio en un humano.

“Esto es realmente importante porque así es como se utilizará en la práctica”, dijo Won. “Y descubrimos que esos iones de microplasma pueden penetrar el tímpano y, según la duración del tratamiento, desactivar esas especies bacterianas y biopelículas”.

Los investigadores también encontraron que el microplasma mejoró la potencia y efectividad del tratamiento anti-antibiótico. P. aeruginosa biopelícula.

El equipo propuso integrar un dispositivo de administración de microplasmas en un espéculo de otoscopio, una herramienta de diagnóstico estándar para problemas de oído. Y debido a que el curso de tratamiento más efectivo tomó aproximadamente 15 minutos, los investigadores están explorando si el microplasma se puede administrar a través de auriculares que pueden permanecer en el oído durante períodos de tiempo prolongados.

“Es necesario realizar muchos más estudios antes de que podamos explorar el uso de esta tecnología en el oído humano”, dijo Won. “Pero los primeros indicios son que este enfoque podría ser una alternativa viable a la cirugía en los casos en que los antibióticos por sí solos no sean efectivos”.

La Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU. Y los Institutos Nacionales de Salud apoyaron esta investigación.

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