手术后抗生素水泥发展预防骨感染

每年有700000人死于因抗生素耐药性。阻力越来越大,不断增长的全球人口不幸的是生成一个建立抗生素治疗,这一威胁已会见了资金不足,减少灵感,作为开发新抗生素的商业动机有所下降。一项新的研究调查人员布莱根妇女医院的创始成员质量一般的布里格姆卫生保健系统,解决这个日益严重的问题在开发使用抗生素的小说,跨学科的方法来构建一个健壮的、computer-program-generated图书馆抗生素和识别目标的有效抗生素骨水泥中使用矩阵。这种方法可能用于治疗骨感染、外科矫形手术后常见的并发症。他们的研究结果发表在自然生物医学工程。

“目前,美国食品和药物管理局(FDA)只有通过骨水泥含有抗生素最初不是为骨组织发达,“林有张成泽说,博士的副主任布里格姆中心的工程疗法和实验室的首席研究员发展先进的生物材料和生物技术。“除了没有骨骼组织,出现了对这些抗生素的耐药性。我们必须创建一个新一代的抗生素进行优化,使之满足这个新兴的需要。”

这与抗生素耐药性增加斗争融合同样日益老龄化,现在比以往任何时候都需要更多的骨科手术。常见的程序如膝盖和髋关节置换手术可能导致细菌感染,如葡萄球菌,目前治疗全身性抗生素。系统性暴露在抗生素不精确目标感染;因此,需要大剂量,导致耐药性的意想不到的后果和破坏有益的微生物群。为了解决这一日益严重的问题,研究人员从布里格姆的合作医学系的和矫形外科学系旨在创建一个本地交付和抗生素骨水泥的有力结合。

为特定的本地工程师新抗生素交付通过一个骨水泥矩阵,有机玻璃(PMMA)使用骨水泥-接受FDA标准。团队为抗生素筛选后的分子设计和筛选的药物敏感和耐药细菌的临床前模型。最后,团队相比临床使用PMMA骨水泥和新antibiotic-loaded PMMA骨水泥使用预防性和建立葡萄球菌的来华的胫骨损伤模型。

研究人员发现抗生素vcd - 077双重作用,研究其活性和功效在细胞和动物模型。vcd - 077不仅表现出想要的药物释放动力学不影响PMMA骨水泥的稳定性,但它也展示了高功效与广泛的耐药细菌链和减缓发展未来的阻力。事实上,vcd - 077加载PMMA骨水泥表现出更大的功效比目前使用的所有antibiotic-loaded骨水泥葡萄球菌的骨感染大鼠模型。

在临床应用,团队必须面对两个主要限制:潜在的大鼠模型研究和人类之间的差异,和必要的毒性研究。但研究人员指出,组织的前途是光明的,局部治疗,如微创注射antibiotic-infused骨水泥。关注tissue-specificity从开发阶段,药品和设备之间的交互可以帮助工程师没有延续耐药性治疗函数精确。此外,团队的小说计算机工程中的应用找到分子和优化抗生素设计取得了巨大的成功,表明潜在的计算机编程和人工智能技术来简化药物开发。

“未来在于混合人工智能和药物发现开发新抗生素比以往任何时候都更加有效和节省成本,”共同通讯作者施拉迪亚·森古普塔的双眼说,博士的副主任布里格姆中心的工程疗法。“跨学科性方法和特异性药物开发将真正带来一个全新的医学工程范例。”

张成泽说,“治疗可能会越来越复杂,细菌可能会越来越复杂,生物医学工程师也越来越成熟,但美国。”

参考:Ghosh年代,Sinha M, Samanta R,等。一种强有力的antibiotic-loaded骨水泥植入对葡萄球菌骨感染。Nat生物医学中。2022:1-16。doi:10.1038 / s41551 - 022 - 00950 - x

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