Ученые ИТМО совместно с коллегами предложили малоинвазивный и безопасный подход для очистки уретральных катетеров. Использование мягких магнитных роботов, которые удаляют биопленки с бактериями почти со стопроцентной эффективностью, позволит предотвращать развитие инфекций и избежать частой болезненной процедуры смены катетеров. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
Люди при проблемах с мочеиспусканием, а также пациенты на стационарном лечении после травм вынуждены носить уретральные катетеры, которые отводят жидкость из мочевого пузыря. Через какое-то время они зарастают биопленками из бактерий, которые увеличивают риски развития заболеваний мочевыводящих путей. Во избежание этого катетеры нужно заменять как минимум раз в неделю, но это довольно болезненная процедура.
Авторы нового исследования создали мягкого магнитного робота, который способен механически очищать поверхность катетера от биопленок, предотвращая распространение бактерий. Это композит, состоящий из магнитных наночастиц и эластомера (высокоэластичный полимер), имеющий форму октограммы — восьмиконечной звезды. Робота помещают внутрь изделия, которое находится в магнитной установке. Под действием переменного магнитного поля он начинает вращаться и передвигаться по катетеру, удаляя биопленку с его поверхности.
Действенность робота была проверена в экспериментах in vitro: вырастив на катетерах биопленки с бактериями в бо́льших концентрациях, чем встречаются в жизни, ученые убедились, что всего за минуту робот почти со стопроцентной эффективностью уничтожил трехдневную культуру бактерий. Оценив выживаемость бактерий после очистки катетера, исследователи убедились, что добиться удалось около 50-80% смертности бактерий.
В перспективе это позволит увеличить время ношения катетера и снизить риск появления инфекций. Авторы работы предполагают, что для очистки катетера робота будет достаточно использовать примерно раз в неделю. Теперь исследователи планируют усовершенствовать лабораторную магнитную установку и провести эксперименты на животных, а в дальнейшем адаптировать роботов для очистки и других видов катетеризации.
