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El hidrogel inyectable ofrece el punzón doble contra infecciones del hueso

La cirugía incitada por accidentes de automóvil, las heridas del combate, el tratamiento contra el cáncer y otras condiciones puede llevar para deshuesar las infecciones que son difíciles de tratar y puede demorar el curar hasta que sean resueltas. Ahora, los investigadores tienen desarrollado un hidrogel del doble función que ataque las bacterias y anime nuevo crecimiento del hueso con un único uso contener dos componentes activos.

El hidrogel inyectable, que es una red de las cadenas reticuladas del polímero, contiene el lysostaphin y la proteína BMP-2 de la enzima de la hueso-regeneración. En un nuevo estudio usando un pequeño modelo animal, los investigadores en el Instituto de Tecnología de Georgia mostraron la reducción importante en una infección causada por el estafilococo áureo - una infección común en cirugía ortopédica - junto con la regeneración dentro de defectos grandes del hueso.

El tratamiento para las infecciones del hueso ahora requiere a menudo dos cirugías a elimina la infección y cura el hueso herido. Nuestra idea era desarrollar un material bifuncional que hace ambas cosas en un único paso. Eso sería mejor para el paciente, costaría menos y reduciría tiempo de la hospitalización. Hemos mostrado que podemos dirigir el hidrogel para controlar el lanzamiento y la baja de la enzima antimicrobiana y de la proteína regeneradora.”

Andrés J. García, director ejecutivo del Parker H. Petit Institute para la bioingeniería y la ciencia biológica en el Instituto de Tecnología de Georgia

La terapia hidrogel-basada se podía utilizar para tratar estableció infecciones del hueso, y como profiláctico durante cirugía para prevenir la infección. El estudio, financiado por los institutos de la salud nacionales, fue denunciado el 17 de mayo en los avances de la ciencia del gorrón.

Las infecciones del hueso se tratan hoy a menudo con los antibióticos sistémicos y la cirugía para limpiar el daño. Si la infección ocurre con los implantes, deben ser quitadas a menudo. Una vez que se va la infección, la cirugía adicional se puede requerir implantar las proteínas que estimulan nuevo crecimiento del hueso y restablecen el implante. Y las bacterias muertas pueden incitar una reacción inflamatoria dañina.

García y sus colaboradores - incluyendo primer Christopher Johnson autor - eligieron el lysostaphin, una enzima que mata a las bacterias hendiendo membranas celulares sin generar la inflamación. La enzima guarda el trabajar dentro del hidrogel después de que se polimerice.

“Con esta estrategia, podemos librarnos de las bacterias de una manera tal que la carrocería restablezca un ambiente inflamatorio normal que permita que el hueso cure,” García dijera. El “uso del lysostaphin ha sido limitado por estabilidad pobre dentro de la carrocería, pero en el gel, puede mantener estabilidad por lo menos dos semanas. Eso permite baja controlada durante un periodo de tiempo más largo, que es suficiente para lo que estamos intentando hacer.”

Más allá de tratar infecciones, la nueva técnica se pudo utilizar para prevenir la infección durante cirugía. Por ejemplo, si un tornillo era insertado para reparar un daño, el hidrogel se pudo aplicar a las roscas de tornillo. El gel suave no afectaría a la reparación.

El paso siguiente en la investigación sería relanzar el estudio en animales grandes, después de lo cual las juicios clínicas podrían ser consideradas si el material prueba el promesa.

“Los mecanismos usados para luchar lejos la infección dependen de la especie,” García observaron. “Por eso es tan importante relanzar los estudios en un animal grande después de probar en ratones o ratas. Mostrar eficacia en un modelo animal grande sería un paso dominante hacia juicios humanas.”

El material del hidrogel se ha utilizado en el cuerpo humano antes, y se diseña para salir rápidamente del sitio del tratamiento. “El hidrogel analiza en los pequeños bloques huecos que se excretan en la orina,” García dijo. “Después de varias semanas, no hay material sintetizado dejado en la carrocería y es reemplazada por el tejido curativo 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.