Исследователи из Университета медицины и медицинских наук RCSI и Исследовательского центра перспективных материалов и биоинженерии (AMBER) разработали новый хирургический имплантат, который потенциально может изменить лечение сложных костных инфекций. При имплантации в травмированную или инфицированную кость материал может не только ускорить заживление кости, но и снизить риск инфекций без необходимости использования традиционных антибиотиков.
Недавно опубликованная статья в журнале Advanced Materials посвящена сложной клинической проблеме инфекции костей , или остеомиелита, от которой ежегодно страдает один из примерно 5000 человек в США.
Когда кость инфицирована, приоритетом является ее быстрое заживление. Стандартное клиническое лечение, включающее несколько недель приема антибиотиков и частое удаление инфицированной части костной ткани, может быть медленным. Уже сейчас около половины костных инфекций вызваны MRSA, который устойчив к антибиотикам, а длительное лечение антибиотиками повышает риск того, что инфекции станут толерантными к имеющимся в нашем распоряжении методам лечения, что затрудняет контроль над инфекциями.
Чтобы помочь пациентам хорошо выздороветь, исследователи из RCSI создали материал из вещества, похожего на наши кости. Структура этого материала, подобная каркасу, означает, что когда он имплантируется в поврежденную или больную кость, он способствует возобновлению роста кости.
В этом случае исследователи RCSI наполнили каркас крошечными наночастицами меди, которые, как известно, убивают бактерии, вызывающие большинство инфекций костей. Кроме того, они также включили в каркас специфическую генетическую молекулу, ингибитор микроРНК-138, чтобы стимулировать образование новой кости в месте имплантации материала.
В ходе исследования исследователи описывают, как доклинические лабораторные испытания показали, что имплантированные каркасы с наночастицами меди и микроРНК могут стимулировать возобновление роста кости в течение двух недель, и что каркас предотвращает прикрепление к месту 80% потенциально вредных бактерий.
Они также увидели, что имплантаты стимулируют хорошее кровоснабжение клеток каркаса, что имеет решающее значение для здоровья и жизнеспособности вновь сформированной кости.
«В целом мы объединили силу противомикробных имплантатов и генной терапии, что привело к созданию целостной системы, которая восстанавливает кости и предотвращает инфекции», — говорит первый автор исследования, доктор Джоанна Садовска, научный сотрудник Марии Склодовской-Кюри в RCSI. Группа исследований тканевой инженерии (TERG).
«Это значительный шаг вперед в лечении сложных травм костей, а временные рамки, которые мы наблюдали в наших доклинических исследованиях, позволяют предположить, что наш подход может революционизировать время лечения пациентов в будущем».
Профессор биоинженерии и регенеративной медицины в RCSI, профессор Фергал О’Брайен, главный исследователь статьи и глава TERG, видит множество потенциальных преимуществ имплантата.
«Этот имплантат может доставлять противомикробное воздействие непосредственно на инфицированную кость, поэтому это может быть местный и целенаправленный подход, в отличие от длительного воздействия антибиотиков на большую часть тела», — говорит он.
«Добавьте к этому, что наш имплантат включает в себя частицы меди, которые могут помешать бактериям занести инфекцию в этот участок и в то же время стимулировать образование кровеносных сосудов в кости. Природа имплантата также означает, что организм может естественным образом разрушать материала, когда кость заживет, поэтому нет необходимости удалять его хирургическим путем».
Профессор О’Брайен, заместитель директора AMBER, Центра перспективных материалов и биоинженерных исследований SFI, рассматривает имплантат как важный будущий способ адресной доставки для более точного и эффективного лечения травмированных и больных костей.
«Это первый в своем роде имплантат, который объединяет различные решения для стимулирования повторного роста костей и борьбы с инфекциями, и новое исследование является важным шагом на пути к тому, чтобы предоставить пациентам возможность более быстрого и эффективного лечения», — сказал он.
Теги: биотехнологии, имплант, киборг, регенерация
