Kaulu infekciju ārstēšanai var izmantot spēcīgu kaulu cementu, kas piekrauts ar antibiotikām

Kaulu infekciju ārstēšanai var izmantot spēcīgu kaulu cementu, kas piekrauts ar antibiotikām

Katru gadu 700 000 cilvēku mirst no rezistences pret antibiotikām. Diemžēl pieaugošais pasaules iedzīvotāju skaits rada pieaugošu rezistenci pret iedibināto antibiotiku ārstēšanu -; Ir mazinājušies draudi, kas tika apmierināti ar nepietiekamu finansējumu un sarūkošu iedvesmu, jo ir mazinājušies komerciālie stimuli jaunu antibiotiku izstrādei. Jauns pētījums, ko veica Brigamas un Sieviešu slimnīcas pētnieki, Mass General Brigham veselības sistēmas dibinātājs, risina šo pieaugošo problēmu antibiotiku izstrādē, izmantojot jaunu, starpdisciplināru pieeju, lai izveidotu spēcīgu, datorizētu antibiotiku bibliotēku un identificētu efektīvu antibiotiku mērķtiecīgai lietošanai kaulu cementa matricā. Šo pieeju varētu izmantot, lai ārstētu kaulu infekcijas, kas ir izplatīta komplikācija pēc ortopēdiskas operācijas. Viņu rezultāti tika publicēti Nature Biomedical Engineering.

"Pašlaik Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) ir apstiprinājusi tikai tādus kaulu cementus, kas ir iepildīti ar antibiotikām, kas sākotnēji nebija paredzēti kaulaudiem," sacīja Hae Lin Jang, PhD, Brigamas Inženierterapijas centra līdzdirektors un progresīvu biomateriālu un biotehnoloģiju izstrādes laboratorijas galvenais pētnieks. "Papildus tam, ka tie nav specifiski kaulu audiem, ir parādījusies rezistence pret šīm antibiotikām. Mums ir jāizstrādā jaunas paaudzes antibiotikas, kas optimizētas, lai apmierinātu šo jauno vajadzību."

Šī pieaugošā cīņa pret rezistenci pret antibiotikām ir saplūdusi ar līdzīgi pieaugošo iedzīvotāju novecošanos, kas tagad prasa vairāk ortopēdisko procedūru nekā jebkad agrāk. Parastās procedūras, piemēram, ceļa un gūžas locītavas protezēšana, var izraisīt bakteriālas infekcijas, piemēram, stafilokoku, ko pašlaik ārstē ar sistēmiskām antibiotikām. Sistēmiska antibiotiku iedarbība nav precīzi vērsta pret infekciju; Tāpēc ir nepieciešamas milzīgas devas, kas izraisa neparedzētas zāļu rezistences sekas un labvēlīgās mikrobiotas iznīcināšanu. Lai risinātu šo pieaugošo problēmu, Brigama Medicīnas departamenta un Ortopēdiskās ķirurģijas departamenta pētnieki strādāja, lai izstrādātu lokāli piegādātu un efektīvu antibiotiku un kaulu cementa kombināciju.

Lai izveidotu jaunu antibiotiku specifiskai vietējai ievadīšanai caur kaulu cementa matricu, tika izmantots polimetilmetakrilāta (PMMA) kaulu cements -; atzītais FDA zelta standarts. Komanda atlasīja molekulas antibiotiku izstrādei un pārbaudīja pret zālēm jutīgām un pret zālēm rezistentām baktērijām preklīniskajā modelī. Visbeidzot, komanda salīdzināja klīniski izmantoto PMMA kaulu cementu un jauno PMMA kaulu cementu, kas iepildīts ar antibiotikām, izmantojot profilaktisku un noteiktu stafilokoku inficētu stilba kaula traumu modeli.

Narkotiku atklāšanas e-grāmata

Pagājušā gada populārāko interviju, rakstu un ziņu apkopojums. Lejupielādējiet kopiju šodien

Pētnieki identificēja divējādas darbības antibiotiku VCD-077 un pārbaudīja tās aktivitāti un efektivitāti šūnās un dzīvnieku modeļos. VCD-077 ne tikai demonstrēja vēlamo zāļu izdalīšanās kinētiku, neapdraudot PMMA kaulu cementa stabilitāti, bet arī demonstrēja augstu efektivitāti pret plašu pret zālēm rezistentu baktēriju celmu spektru un palēnināja turpmākās rezistences attīstību. Faktiski ar VCD-077 ielādēts PMMA kaulu cements uzrādīja lielāku efektivitāti nekā visi pašlaik lietotie ar antibiotikām pildītie kaulu cementi pret stafilokoku kaulu infekcijām žurku modelī.

Pirms klīniskās lietošanas komandai ir jārisina divi galvenie ierobežojumi: iespējamās atšķirības starp pētīto žurku modeli un cilvēkiem un nepieciešamie toksicitātes pētījumi. Taču pētnieki atzīmē, ka nākotne ir gaiša audu specifiskām, lokalizētām ārstēšanas metodēm, piemēram, minimāli invazīvai ar antibiotikām saistīta kaulu cementa injekcija. Koncentrēšanās uz audu specifiku no attīstības stadijas un zāļu un ierīču mijiedarbības var palīdzēt izstrādāt ārstēšanu, kas darbojas precīzi, nesaglabājot zāļu rezistenci. Turklāt komandas jaunais skaitļošanas lietojums, lai atrastu molekulas un optimizētu antibiotiku dizainu, bija liels panākums, kas liecina par datorprogrammēšanas un AI tehnoloģiju potenciālu, lai racionalizētu zāļu izstrādi.

Nākotne ir saistīta ar mākslīgā intelekta un zāļu atklāšanas apvienošanu, lai padarītu jaunu antibiotiku izstrādi efektīvāku un rentablāku nekā jebkad agrāk. Mūsu pieejas starpdisciplinaritāte un zāļu izstrādes specifika patiesi radīs jaunu medicīnas tehnoloģiju paradigmu.

Shiladitya Sengupta, PhD, līdzautore, Brigama Inženierterapijas centra līdzdirektore

Jang teica: "Ārstēšana var kļūt sarežģītāka un baktērijas var kļūt sarežģītākas, bet mēs, biomedicīnas inženieri, arī kļūstam sarežģītāki."

Avots:

Brigama un sieviešu slimnīca

Atsauce:

Ghosh, S., et al. (2022) Efektīvs ar antibiotikām iepildīts kaulu cementa implants pret stafilokoku kaulu infekcijām. Dabas biomedicīnas inženierija. doi.org/10.1038/s41551-022-00950-x.

.