Hydrogel bietet Doppel-Schlag gegen orthopädische, Knochen-Infektionen

Hydrogel bietet Doppel-Schlag gegen orthopädische, Knochen-Infektionen

2019-06-24

Chirurgie aufgefordert, durch Autounfälle, Kampf-Wunden, Krebs und andere Bedingungen können dazu führen, dass Knochen-Infektionen sind schwierig zu behandeln und kann die Heilung verzögern, bis Sie gelöst sind. Jetzt haben Forscher entwickelt ein Doppel-duty-hydrogel, dass beide Angriffe die Bakterien und fördert die Knochen-nachwachsen der Haare mit einer einzigen Anwendung mit zwei aktiven Komponenten.

Die injizierbare hydrogel, welches ein Netzwerk von cross-linked polymer-Ketten, enthält das Enzym lysostaphin-und Knochen-Regeneration protein BMP-2. In einer neuen Studie mit einem kleinen Tier-Modell, Forscher am Georgia Institute of Technology Wiesen eine signifikante Reduktion in einer Infektion durch Staphylococcus aureus-eine gemeinsame Infektion in der orthopädischen Chirurgie-zusammen mit der regeneration bei großen Knochendefekten.

„Behandlung für die Knochen-Infektionen jetzt oft erfordert zwei Operationen, um beide zu eliminieren die Infektion heilen und die Verletzten Knochen“, sagte Andrés J. Garcíeine, executive director der Parker H. Petit Institut für Bioengineering & Biowissenschaften an der Georgia Institute of Technology. „Unsere Idee war die Entwicklung eines bifunktionellen material, dass nicht beide Dinge in einem einzigen Schritt. Das wäre besser für die Patienten, weniger Kosten und reduzieren den Krankenhausaufenthalt. Wir haben gezeigt, was wir können-Ingenieur der hydrogel Kontrolle der Lieferung und Veröffentlichung der beiden antimikrobielle Enzym und der regenerativen protein.“

Die hydrogel-basierte Therapie verwendet werden könnte, zu behandeln gegründet, Knochen-Infektionen, und als prophylaktische während der Operation, um Infektionen zu verhindern. Die Studie, finanziert durch die Nationalen Institute der Gesundheit, wurde gemeldet, Können 17 in der Zeitschrift Wissenschaft Fortschritte.

Knochen-Infektionen sind heute oft behandelt mit systemischen Antibiotika und Chirurgie zum säubern der Verletzung. Wenn die Infektion tritt bei Implantaten, müssen Sie in der Regel entfernt werden. Sobald die Infektion Weg ist, können weitere Operationen erforderlich sein, um den Implantat-Proteine stimulieren, Knochen nachwachsen der Haare und Wiederherstellung des Implantat. Und die Toten Bakterien kann prompt eine schädliche entzündliche Reaktion.

Garcíund seine Mitarbeiter-darunter der erste Autor Christopher Johnson — wählen Sie lysostaphin, ein Enzym, das tötet die Bakterien durch Spaltung Zellwände, ohne dass eine Entzündung. Das Enzym hält die Arbeit innerhalb des hydrogel, nachdem es polymerisiert.

„Mit dieser Strategie können wir loszuwerden, die Bakterien in der Weise, dass der Körper baut wieder eine normale entzündliche Umgebung, die erlaubt, die Knochen zu heilen,“ Garcíeiner sagte. „Der Einsatz von lysostaphin wurde begrenzt durch geringe Stabilität im inneren des Körpers, sondern das gel, es kann die Aufrechterhaltung der Stabilität für mindestens zwei Wochen. Das sorgt für eine kontrollierte Freisetzung über einen längeren Zeitraum, die ausreichend ist für das, was wir versuchen zu tun.“

Über die Behandlung von Infektionen, die neue Technik könnte verwendet werden, um zu verhindern, dass Infektionen während der Operation. Zum Beispiel, wenn eine Schraube eingesetzt, um zu reparieren eine Verletzung, wird das hydrogel kann angewendet werden, um die Gewinde. Die soft-gel würde sich nicht auf die Reparatur.

Der nächste Schritt in der Forschung, wäre die Wiederholung der Studie im großen Tieren, nach denen klinische Studien betrachtet werden könnte, wenn das material vielversprechend.

„Die Mechanismen, die zur Abwehr von Infektionen hängt von der Art,“ Garcia hingewiesen. „Das ist, warum es so wichtig ist, wiederholen Sie die Studien in ein großes Tier nach dem Test in Mäusen oder Ratten. Zeigen Wirksamkeit in einer großen Tier-Modell wäre ein wichtiger Schritt in Richtung Studien am Menschen.“

Die hydrogel-material verwendet wurde, das im menschlichen Körper vor, und ist entworfen, um schnell verlassen die Behandlung vor Ort. „Das hydrogel bricht in kleine Bausteine, die in den Urin ausgeschieden,“ Garcia sagte. „Nach mehreren Wochen, es gibt kein synthetisches material in den Körper verlassen und es wird ersetzt durch normale Gewebe Heilung.“