Создан материал, который подавляет инфекцию и ускоряет заживление костей

Исследователи из Университета медицины и здравоохранения RCSI и Исследовательского центра передовых материалов и биоинженерии AMBER разработали новый хирургический имплантат, который способен 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 применения традиционных антибиотиков.

Новая статья, опубликованная в журнале Advanced Materials, посвящена сложной клинической проблеме костной инфекции, или остеомиелита, который ежегодно поражает около 5 000 человек только в США.

Когда кость инфицирована, первоочередной задачей является ее быстрое заживление. Стандартное клиническое лечение, включающее несколько недель приема антибиотиков и часто удаление инфицированной части костной ткани, может быть медленным. Уже сейчас около половины костных инфекций вызываются MRSA, устойчивым к антибиотикам, а длительное лечение антибиотиками повышает риск того, что инфекции станут устойчивыми к имеющимся в нашем распоряжении средствам лечения, что сделает инфекции более трудноконтролируемыми.

Чтобы помочь пациентам выздороветь, исследователи из RCSI создали материал из вещества, похожего на наши кости. Структура этого материала, напоминающая строительный каркас, означает, что при имплантации в поврежденную или больную кость он стимулирует ее рост.

В данном случае исследователи RCSI ввели в каркас крошечные наночастицы меди, которые, как известно, убивают бактерии, вызывающие большинство костных инфекций. Кроме того, они также включили в скаффолд особую генетическую молекулу, ингибитор микроРНК-138, чтобы стимулировать образование новой кости в месте имплантации материала.

В исследовании ученые описывают, как доклинические лабораторные испытания показали, что имплантированные строительные леса с наночастицами меди и микроРНК могут стимулировать рост костной ткани в течение двух недель, и что эти строительные леса не дают прикрепиться к месту имплантации 80% потенциально опасных бактерий.

Они также увидели, что имплантаты стимулировали хорошее кровоснабжение клеток, расположенных на скаффолде, что имеет решающее значение для здоровья и жизнеспособности вновь образованной кости.

В целом, мы объединили возможности антимикробных имплантатов и генной терапии, что позволило создать целостную систему, которая восстанавливает кость и предотвращает инфекцию, — говорит первый автор исследования, доктор Джоанна Садовска, постдокторский научный сотрудник Исследовательской группы тканевой инженерии (TERG) при RCSI.

Это значительный шаг вперед в лечении сложных повреждений костей, а сроки, которые мы наблюдали в наших доклинических исследованиях, позволяют предположить, что наш подход может в будущем кардинально изменить время лечения пациентов.

Профессор биоинженерии и регенеративной медицины в RCSI, профессор Фергал О'Брайен, главный исследователь работы и руководитель TERG, видит множество потенциальных преимуществ имплантата.

Этот имплантат может доставлять противомикробное лечение непосредственно в инфицированную кость, что позволяет использовать местный и целенаправленный подход, а не подвергать организм длительному воздействию антибиотиков, — говорит он.

Добавьте к этому, что наш имплантат включает в себя частицы меди, которые могут остановить развитие инфекции в месте установки имплантата и в то же время стимулируют образование кровеносных сосудов в кости. Природа имплантата также означает, что организм может естественным образом разрушить материал, когда кость заживет, поэтому нет необходимости удалять его хирургическим путем.

Профессор О'Брайен, который является заместителем директора AMBER, Центра передовых 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 роста костной ткани и борьбы с инфекциями, и новое исследование — важный шаг к тому, чтобы предоставить его пациентам для более быстрого и эффективного лечения, — сказал он.

Новизна исследования была отмечена ранее в этом году на ежегодной встрече Общества ортопедических исследований в Далласе, штат Техас, где доктор Садовска была удостоена награды New Investigator Recognition Award за выдающуюся научную работу. Это одна из самых престижных международных ортопедических наград для начинающих исследователей в области опорно-двигательного аппарата.

28.11.2023