Badania przeprowadzone przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) wykazały, iż blisko 40% zakażeń szpitalnych związanych jest z zakażeniami dróg moczowych. Z czego 80% pacjentów choruje z powodu stosowania cewników urologicznych. Choroby mające związek z cewnikowaniem powodują wydłużenie czasu hospitalizacji oraz podwyższenie jej kosztów. Szacuje się, iż infekcje dróg moczowych związane z cewnikowaniem dotykają roczne 30 tys. Europejczyków.

Podczas stosowania cewnika możliwe są dwie drogi zakażeń układu moczowego:

• pierwsza, są to zakażenia podczas zakładania cewnika przez bakterie obecne na zewnętrznej powierzchni cewnika (zewnętrzne),
• druga to zagrożenia związane z rozwojem bakterii na wewnętrznej powierzchni cewnika (wewnętrzne).

W przypadku tzw. zakażeń związanych z cewnikowaniem zewnętrznym z powodzeniem stosowane są metody zmniejszania częstotliwości występowania zakażeń. W przypadku zakażeń spowodowanych obecnością bakterii na wewnętrznej powierzchni cewnika, żadna z dotychczas stosowanych metod nie jest równocześnie skuteczna w ciągu całego czasu cewnikowania oraz nie niesie dodatkowego zagrożenia dla zdrowia pacjentów. Mocz jest nie tylko doskonałą pożywką dla bakterii, ale też może chemiczne lub mechanicznie blokować antybakteryjne działanie substancji umieszczonych na wewnętrznej powierzchni cewnika. Kolejnym problemem jest szybki wzrost biofilmu, który wytwarza zewnątrzkomórkową sieć polisacharydów, tworzącą swoiste rusztowanie i warstwę ochronną cechującą się znakomitą adhezją do podłoża oraz powodującą zmniejszenie wrażliwości biofilmu na zmiany warunków środowiska. W następstwie zwiększa się bioróżnorodność biofilmu.

Proponowane rozwiązanie ma na celu usunięcie bakterii z wewnętrznej powierzchni cewnika, z jednoczesnym uwzględnieniem i rozwiązaniem komplikacji wynikających ze składu moczu. Rozwiązanie to zakłada, iż cewnik zostanie wyposażony w urządzenie wykorzystujące bardzo silne fotokatalityczne oraz bakteriobójcze właściwości jednej z odmian polimorficznych ditlenku tytanu (TiO₂) - anatazu. Ponieważ najsilniejsze właściwości fotokatalityczne anataz wykazuje dla długości promieniowania z pasma UV oraz, aby uniezależnić pracę urządzenia od światła słonecznego, urządzenie jest wyposażenie w diodę UV oraz we własne źródło zasilania w formie baterii. Urządzenie zamontowane jest na rurce cewnika w taki sposób, aby spływający strumień moczu miał kontakt z warstwą TiO₂, a tym samym miało miejsce usuwanie bakterii.

Zjawisko fotokatalitycznej aktywności ditlenku tytanu zostało odkryte w 1967 roku przez profesora A. Fujishima. Ditlenek tytanu jest półprzewodnikiem oraz występuje w postaci trzech odmian polimorficznych. Najsilniejsze właściwości fotokatalityczne wykazuje anataz. W anatazie pod wpływem światła o odpowiedniej długości fali następuje przejście elektronów z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa, a tym samym powstają dziury elektronowe. Zarówno elektrony jak i dziury w kontakcie z tlenem lub parą wodną tworzą rodniki hydroksylowe o silnych właściwościach utleniających zdolne do utleniania substancji i materiałów pochodzenia organicznego. Długość fali, a więc energia promieniowania, potrzebna do wzbudzenia TiO₂ odpowiada szerokości przerwy energetycznej oraz dla anatazu wynosi 388 nm. Anataz nie tylko zabija bakterie poprzez utlenianie i rozkład ich błon komórkowych. Rozkład komórek bakteryjnych jest kontynuowany poprzez degradację kwasów nukleinowych i innych składowych komórek bakteryjnych, a superhydrofilowość powierzchni tlenku, uzyskiwana podczas jej oświetlania, ułatwia spłukiwanie produktów rozkładu. Zaletą powierzchni pokrytych TiO₂ jest fakt, że ich właściwości fotokatalityczne nie ulegają zużyciu.

Projekt zrealizowany w ramach 7 Programu Ramowego: Badania dla MŚP Nr Kontraktu 222164.

• Legal notice:
  

  Copyright (c) Pielaszek Research, all rights reserved.
  The above materials, including auxiliary resources, are subject to Publisher's copyright and the Author(s) intellectual rights. Without limiting Author(s) rights under respective Copyright Transfer Agreement, no part of the above documents may be reproduced without the express written permission of Pielaszek Research, the Publisher. Express permission from the Author(s) is required to use the above materials for academic purposes, such as lectures or scientific presentations.
  In every case, proper references including Author(s) name(s) and URL of this webpage: https://science24.com/paper/24922 must be provided.

1. Optyczne urządzenie do leczenia niewielkich zranień
2. Innowacyjne urządzenie optyczne bazujące na technologii LED do tamowania mikrokrwawień