Kaulų infekcijoms gydyti gali būti naudojamas stiprus kaulinis cementas, pakrautas antibiotikais

Kaulų infekcijoms gydyti gali būti naudojamas stiprus kaulinis cementas, pakrautas antibiotikais

Kasmet nuo atsparumo antibiotikams miršta 700 000 žmonių. Deja, didėjantis pasaulio gyventojų skaičius sukuria vis didesnį atsparumą nustatytam gydymui antibiotikais -; Sumažėjus komercinėms paskatoms kurti naujus antibiotikus, grėsmė, su kuria buvo susidorota dėl nepakankamo finansavimo ir nykstančio įkvėpimo. Naujas Brigham ir Moterų ligoninės mokslininkų, Mass General Brigham sveikatos sistemos įkūrėjo, tyrimas sprendžia šią augančią antibiotikų kūrimo problemą taikant naują, tarpdisciplininį metodą, skirtą sukurti tvirtą, kompiuteriu sukurtą antibiotikų biblioteką ir nustatyti veiksmingą antibiotiką, skirtą tiksliniam naudojimui kaulinio cemento matricoje. Šis metodas gali būti naudojamas kaulų infekcijoms gydyti, kuri yra dažna komplikacija po ortopedinės operacijos. Jų rezultatai buvo paskelbti Nature Biomedical Engineering.

„Šiuo metu Maisto ir vaistų administracija (FDA) patvirtino tik tuos kaulų cementus, kuriuose yra antibiotikų, kurie iš pradžių nebuvo skirti kauliniam audiniui“, – sakė Hae Lin Jang, PhD, Brighamo inžinerinės terapijos centro direktorius ir Pažangių biomedžiagų ir biotechnologijų kūrimo laboratorijos pagrindinis tyrėjas. "Be to, kad jie nėra specifiniai kauliniam audiniui, atsirado atsparumas šiems antibiotikams. Turime sukurti naujos kartos antibiotikus, optimizuotus, kad atitiktų šį atsirandantį poreikį."

Ši didėjanti kova su atsparumu antibiotikams susiliejo su panašiai senėjančia visuomene, kuriai dabar reikia daugiau ortopedinių procedūrų nei bet kada anksčiau. Įprastos procedūros, tokios kaip kelių ir klubų sąnarių keitimas, gali sukelti bakterines infekcijas, tokias kaip stafilokokas, kurios šiuo metu gydomos sisteminiais antibiotikais. Sisteminis antibiotikų poveikis nėra tiksliai skirtas infekcijai; Todėl reikalingos didžiulės dozės, dėl kurių atsiranda nenumatytų atsparumo vaistams pasekmių ir sunaikinama naudinga mikrobiota. Siekdami išspręsti šią augančią problemą, Brighamo medicinos katedros ir Ortopedinės chirurgijos katedros mokslininkai dirbo kurdami vietinį ir veiksmingą antibiotikų ir kaulų cemento derinį.

Norint sukurti naują antibiotiką specifiniam vietiniam tiekimui per kaulinio cemento matricą, buvo naudojamas polimetilmetakrilato (PMMA) kaulų cementas -; pripažintas FDA aukso standartas. Grupė atrinko antibiotikų dizaino molekules ir ikiklinikiniame modelyje patikrino, ar nėra vaistams jautrių ir vaistams atsparių bakterijų. Galiausiai komanda palygino kliniškai naudojamą PMMA kaulų cementą ir naują PMMA kaulinį cementą su antibiotikais, naudodama profilaktinį ir nusistovėjusį stafilokokų užkrėstą blauzdikaulio pažeidimo modelį.

Narkotikų atradimo elektroninė knyga

Populiariausių praėjusių metų interviu, straipsnių ir naujienų rinkinys. Atsisiųskite kopiją šiandien

Tyrėjai nustatė dvejopo veikimo antibiotiką VCD-077 ir ištyrė jo aktyvumą bei veiksmingumą ląstelėse ir gyvūnų modeliuose. VCD-077 ne tik parodė norimą vaistų atpalaidavimo kinetiką, nepakenkiant PMMA kaulinio cemento stabilumui, bet ir parodė didelį efektyvumą prieš platų vaistams atsparių bakterijų padermių spektrą ir sulėtino būsimo atsparumo vystymąsi. Tiesą sakant, VCD-077 pakrautas PMMA kaulų cementas parodė didesnį veiksmingumą nei visi šiuo metu naudojami antibiotikų turintys kaulų cementai nuo stafilokokinių kaulų infekcijų žiurkės modelyje.

Prieš klinikinį naudojimą, komanda turi atsižvelgti į du pagrindinius apribojimus: galimus skirtumus tarp tirto žiurkės modelio ir žmonių bei būtinus toksiškumo tyrimus. Tačiau mokslininkai pažymi, kad ateitis yra šviesi specifiniams audiniams, vietiniams gydymo būdams, tokiems kaip minimaliai invazinė kaulinio cemento su antibiotikais injekcija. Dėmesys audinių specifiškumui nuo pat kūrimo etapo ir vaistų ir prietaisų sąveikos gali padėti sukurti tokius gydymo būdus, kurie veiktų tiksliai, neišlaikant atsparumo vaistams. Be to, komandos naujas kompiuterinis panaudojimas molekulėms rasti ir antibiotikų kūrimui optimizuoti buvo didžiulė sėkmė, o tai rodo, kad kompiuterių programavimas ir AI technologijos gali supaprastinti vaistų kūrimą.

Ateitis – dirbtinio intelekto ir vaistų atradimo derinimas, kad naujų antibiotikų kūrimas būtų efektyvesnis ir ekonomiškesnis nei bet kada anksčiau. Mūsų požiūrio tarpdiscipliniškumas ir vaistų kūrimo specifiškumas tikrai sukurs naują medicinos technologijų paradigmą.

Shiladitya Sengupta, mokslų daktarė, bendraautorė korespondencija, Brighamo inžinerinės terapijos centro direktorė

Jang sakė: "Gydymas gali tapti sudėtingesnis, o bakterijos gali tapti sudėtingesnės, tačiau mes, biomedicinos inžinieriai, taip pat tampame sudėtingesni."

Šaltinis:

Brighamo ir moterų ligoninė

Nuoroda:

Ghosh, S. ir kt. (2022) Veiksmingas kaulinio cemento implantas su antibiotikais nuo stafilokokinių kaulų infekcijų. Gamtos biomedicinos inžinerija. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.