该设备是一种微等离子体喷射阵列，它可以产生等离子体，等离子体由带电粒子和活性分子组成，此前已经证明这些分子可以灭活各种病原体。“这是首次有人尝试使用等离子技术治疗中耳感染，”Boppart实验室的研究生Jungeun Won说。“通常，治疗包括使用抗生素或手术干预。”

使用抗生素的问题是双重的。首先，抗生素在30%以上的急性感染患者中无效。其次，它们的使用可能会增加抗生素耐药性，因为细菌会形成生物膜——附着在耳朵表面的聚集体。

“生物膜非常致密，使得抗生素很难穿透，”土木与环境工程伊万·拉切夫教授海伦·阮(IGOH)说。“我们的想法是，如果我们可以破坏生物膜的结构，我们就可以增加抗生素的穿透。”

研究人员通过建立中耳模型来测试微等离子体射流阵列。他们使用切除的大鼠鼓膜，测试微等离子体对位于鼓膜后的细菌的抗菌作用。

Won说:“我们使用了不同的治疗时间，发现15分钟或更长时间对灭活细菌是有效的。”“我们还监测了组织，看看是否造成了任何洞或破裂，但我们没有发现任何明显的物理损伤。”

Nguyen说:“我们认为微等离子体通过干扰细菌细胞膜来破坏生物膜。”“到目前为止，我们只有间接的测量来支持我们的想法，但我们将在未来研究它。”

虽然大鼠耳膜的厚度比人类耳膜的厚度低30%，大约是一根发丝的宽度，但结果表明微等离子体治疗可以用于治疗人类中耳感染。

“中耳感染和过度使用抗生素治疗这些是主要的临床挑战，需要新的治疗技术和解决方案，”Grainger杰出工程主席Stephen Boppart说，他也是一名医生。

研究人员正在为治疗设计一种更小的耳塞形状的喷射阵列，以允许更长时间的暴露。他们还将使用其他导致中耳感染的细菌的生物膜在动物模型上测试该设备，这些细菌包括但不限于流感嗜血杆菌、肺炎链球菌和卡他莫拉菌，以测试治疗是否对这些细菌也有效。此外，研究人员将密切监测中耳组织，以确保没有结构和功能组织损伤的等离子技术。

Journal Reference:

peter p. Sun, Jungeun Won, Gabrielle Choo-Kang, Shouyan Li, Wenyuan Chen, Guillermo L. Monroy, Eric J. Chaney, Stephen A. Boppart, J. Gary Eden, Thanh H. Nguyen. Inactivation and sensitization of pseudomonas aeruginosa by microplasma jet array for treating otitis media. npj Biofilms and Microbiomes, 2021; 7 (1) DOI: 10.1038/s41522-021-00219-2