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O hydrogel injectável oferece o perfurador dobro contra infecções do osso

A cirurgia alertada por acidentes de automóvel, por feridas do combate, por tratamento contra o cancro e por outras circunstâncias pode conduzir para desossar as infecções que são difíceis de tratar e pode atrasar curar até que estejam resolved. Agora, os pesquisadores têm desenvolvido um hydrogel do dobro-dever que ataque as bactérias e incentive a rebrota do osso com uma única aplicação conter dois componentes activos.

O hydrogel injectável, que é uma rede de correntes ligadas do polímero, contem o lysostaphin da enzima e a proteína BMP-2 da osso-regeneração. Em um estudo novo usando um modelo animal pequeno, os pesquisadores no Instituto de Tecnologia de Geórgia mostraram a redução significativa em uma infecção causada pelo estafilococo - áureo - uma infecção comum na cirurgia ortopédica - junto com a regeneração dentro dos grandes defeitos do osso.

O tratamento para infecções do osso agora exige frequentemente duas cirurgias a elimina a infecção e cura o osso ferido. Nossa ideia era desenvolver um material bifuncional que fizesse ambas as coisas em uma única etapa. Isso seria melhor para o paciente, custaria menos e reduziria o tempo da hospitalização. Nós mostramos que nós podemos projectar o hydrogel para controlar a entrega e a liberação da enzima antimicrobial e da proteína regenerativa.”

Andrés J. García, director executivo do Parker H. Pequeno Instituto para a tecnologia biológica & a ciência biológica no Instituto de Tecnologia de Geórgia

A terapia hydrogel-baseada podia ser usada para tratar estabeleceu infecções do osso, e como um profiláctico durante a cirurgia para impedir a infecção. O estudo, financiado pelos institutos de saúde nacionais, foi relatado o 17 de maio nos avanços da ciência do jornal.

As infecções do osso são tratadas hoje frequentemente com os antibióticos sistemáticos e a cirurgia para limpar o ferimento. Se a infecção ocorre com implantes, frequentemente devem ser removidos. Uma vez que a infecção é ida, a cirurgia adicional pode ser exigida implantar as proteínas que estimulam a rebrota do osso e restauram o implante. E as bactérias inoperantes podem alertar uma reacção inflamatório prejudicial.

García e seus colaboradores - incluindo primeiro Christopher Johnson autor - escolheram o lysostaphin, uma enzima que matasse as bactérias fendendo divisões celulares sem gerar a inflamação. A enzima mantem-se trabalhar dentro do hydrogel depois que polimeriza.

“Com esta estratégia, nós podemos obter livrados das bactérias de tal maneira que o corpo restabelece um ambiente inflamatório normal que permita que o osso cure,” García disse. O “uso do lysostaphin foi limitado pela estabilidade deficiente dentro do corpo, mas no gel, pode manter a estabilidade no mínimo duas semanas. Isso permite liberação controlada durante um período mais longo de tempo, que é suficiente para o que nós estamos tentando fazer.”

Além de tratar infecções, a técnica nova pôde ser usada para impedir a infecção durante a cirurgia. Por exemplo, se um parafuso era introduzido para reparar um ferimento, o hydrogel pôde ser aplicado às roscas de parafuso. O gel macio não afectaria o reparo.

O passo seguinte na pesquisa seria repetir o estudo em grandes animais, depois do qual os ensaios clínicos poderiam ser considerados se o material prova a promessa.

“Os mecanismos usados para lutar fora a infecção dependem da espécie,” García notaram. “É por isso é tão importante repetir os estudos em um grande animal após o teste nos ratos ou nos ratos. Mostrar a eficácia em um grande modelo animal seria uma etapa chave para experimentações humanas.”

O material do hydrogel foi usado no corpo humano antes, e é projectado sair rapidamente do local do tratamento. “O hydrogel divide nos blocos de apartamentos pequenos que são excretados na urina,” García disse. “Após diversas semanas, não há nenhum material sintético deixado no corpo e é substituído pelo tecido cura normal.”

Source:
Journal reference:

García, A.J. et al. (2019) Lysostaphin and BMP-2 co-delivery reduces S. aureus infection and regenerates critical-sized segmental bone defects. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.aaw1228.