研究人员发现了一种使用施加于皮肤的小电流来阻止细菌感染的方法，从而消除了对药物的需求。这种创新的方法涉及一种皮肤贴片，首次设计为采用微妙的电流进行微生物控制。这一发现将于10月24日发表在Cell Press期刊《Device》上。
研究人员发现了一种使用施加于皮肤的小电流来阻止细菌感染的方法，从而消除了对药物的需求。这种创新的方法涉及一种皮肤贴片，首次设计为采用微妙的电流进行微生物控制。这一发现将于10月24日发表在Cell Press期刊《Device》上。
来自芝加哥大学的研究共同作者Bozhi Tian对无药物治疗的潜力表示热衷，尤其是在皮肤感染和伤口愈合的情况下，其中抗生素耐药性细菌带来了重大挑战。
历史上，电力已被用于影响哺乳动物细胞，包括人类细胞，以治疗各种疾病，而无需依赖药物。例如，起搏器的电冲动可以通过刺激心肌来调节心跳，而视网膜假体则利用电力刺激视网膜，提供有限的视觉恢复。
Tian和他的团队探讨了利用电力针对细菌作为抗生素替代方法的可能性，这一方法根植于传统治疗，后者已导致抗生素耐药性危机的加剧。人类和牲畜中抗生素的过度使用，使许多细菌进化出对现有治疗的耐药性，导致疗效降低。事实上，以前的研究表明，2019年，与药物耐药性感染相关的全球死亡人数约为127万。
研究人员旨在评估常见皮肤细菌表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）对电刺激的反应。尽管这种细菌通常无害，甚至可以抵御病原体，但当它通过割伤或医疗程序进入人体时，可能会导致严重感染。最近，耐所有抗生素类别的表皮葡萄球菌株已出现。
来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校的另一位共同作者Gürol Süel指出，由于表皮葡萄球菌是我们皮肤上天然微生物生态系统的一部分，因此最好不要完全消除它，因为其缺失可能会导致其他问题。
研究表明，小电流可以触发表皮葡萄球菌的反应，但主要在酸性条件下。研究人员将这种现象称为选择性兴奋性。虽然健康的皮肤略呈酸性，但慢性伤口则趋向中性至碱性pH水平。
芝加哥大学的首席作者、Tian的同事Saehyun Kim强调，细菌与电力之间的关系尚未得到广泛研究，部分原因是缺乏对细菌兴奋所需条件的明确认识。这种对选择性兴奋性的全新理解可能为在各种条件下控制其他细菌物种铺平道路。
在实验中，团队施加了1.5伏的微弱电压——远低于认为对人类不显眼的安全水平15伏——每10分钟短暂施加10秒，持续18小时。当在最佳酸性环境中进行时，这种电治疗消除了99%的生物膜，生物膜是一组聚集的细菌，可能阻碍药物疗效并导致慢性感染。然而，在中性环境中，治疗没有显著效果。
进一步检查显示，在电治疗后，表皮葡萄球菌表现出几种基因的表达减少，特别是与抗生素耐药性和生物膜形成相关的基因。
为了通过在适当条件下刺激表皮葡萄球菌来促进皮肤伤口治疗，研究人员开发了一种名为生物电子局部抗微生物刺激疗法（BLAST）的皮肤贴片。该贴片由电极和促进酸性环境的水凝胶组成。该装置在接种表皮葡萄球菌的猪皮上进行了测试。在18小时的治疗周期后，研究人员观察到生物膜覆盖显著减少，表皮葡萄球菌细胞的数量比未处理样本减少了近十倍。当该装置应用于导管表面时，观察到了类似的抗微生物效果。
Tian建议，随着对这一方法的安全性和有效性的进一步研究，科学家可能会创造一种配备无线电路的可穿戴贴片，以在无需药物的情况下管理感染。
本研究由比尔和梅琳达·盖茨基金会、美国陆军研究办公室、国家科学基金会和国家卫生研究院资助。
