O echipă de cercetători americani a dezvoltat un gel antimicrobian care poate acoperi dispozitivele medicale implantate în organismul pacienţilor şi poate elibera microdoze de antibiotice la apariţia bacteriilor. Tehnologia ar putea juca un rol în reducerea bruscă a ratelor de infectare în cazul intervenţiilor chirurgicale.
Înlocuirea articulaţiilor se numără printre cele mai comune intervenţii chirurgicale – dar în jur de unul din 100 de pacienţi suferă de infecţii postoperatorii, transformând o procedură de rutină într-un chin costisitor şi periculos. Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie Stevens au dezvoltat o ”suprafaţă de autoapărare” cu potenţialul de a reduce semnificativ ratele de infecţie pentru aceste implanturi ce eliberează microdoze de antibiotice atunci când apar bacterii.
Cercetarea, condusă de Matthew Libera, profesor în ştiinţa materialelor la Stevens Institute of Technology, a descris o metodă pentru acoperirea suprafaţelor de implant cu o structură de microgeluri: nişte pete, fiecare de 100 de ori mai mici decât diametrul unui fir de păr uman, capabile de a absorbi anumite antibiotice. Comportamentele microgelurilor sunt reglate de impulsuri electrice, iar activitatea electrică a unui microb din apropiere le face să elibereze antibioticele, prevenind stabilirea şi agravarea infecţiilor.
Microgelurile ar putea fi aplicate unei largi game de dispozitive medicale, inclusiv valve cardiace, grefe de ţesut şi chiar suduri chirurgicale – iar cu piaţa pentru implanturile de şold preconizată să ajungă la valoarea de 9,1 miliarde de dolari până în 2024, tehnologia are şi un potenţial comercial semnificativ.
Armata Statelor Unite, ce a ajutat la finanţarea cercetării, este de asemenea interesată în aplicarea tehnologiei în spitalurile sale, unde infecţiile apar în mod curent într-un sfert din rănile provenite din câmpul de luptă.
”Impactul potenţial atât asupra pacienţilor, cât şi asupra sistemului de îngrijire medicală, este extraordinar”, au spus Libera, catederei de Interacţiuni Bacterie-Materiale de la Stevens Institute of Technology, citat de sciencedialy.com.
Infecţiile postchirurgicale sunt greu de învins, având în vedere că microbii colonizează suprafeţele, formează straturi rezistente la antibiotice, numite biofilme. Libera şi colegii săi au distrus acest ciclu omorând microbii înainte ca aceştia să formeze o reţea. ”Este necesară o singură bacterie pentru a cauza o infecţie. Dar dacă putem preveni infecţia până când vindecarea este completă, atunci corpul poate prelua sarcina”, a explicat Libera.
Spre deosebire de tratamentele convenţionale ce inundă întreg corpul cu antibiotice, abordarea echipei lui Stevens este clar concentrată, eliberând mici cantităţi de antibiotice pentru a ucide bacterii individuale. Acest lucru reduce dramatic presiunile selective ce impulsionează superbaceteriile rezistente la antibiotice ceea ce aduce o mare îmbunătăţire asupra tratamentelor sistemice, cât şi asupra abordărilor locale, cum ar fi alăturarea antibioticelor în cimentarea osoasă, eliberând o cantitate mai mică de antibiotice în organismul pacientului.
Alte suprafeţe de autoapărare aflate în prezent în dezvoltare se bazează pe biproduşii metabolici ai microbilotei ce declanşează eliberarea antibioticelor – o abordare mai puţin sigură decât metoda lui Libera, ce poate ucide chiar şi bacteriile inactive.
Microgelurile echipei sunt de asemenea remarcabil de reziliente, supravieţuind sterilizării cu etanol şi rămănând stabile pentru săptămâni. Microgelurile de asemenea răspund corespunzător ţesuturilor umane, reţinând încărcătura cu antibiotic până în momentul în care este necesar, promovând creşterea sănătoasă a oaselor în jurul suprafeţelor tratate.
Pentru aplicarea microgelurilor asupra unor dispozitive medicale ca articulaţia pentru genunchi, chirurgii ar putea scufunda dispozitivul într-o baie special preparată pentru câteva secunde, iar o a doua scufundare într-o baie ar încărca microgelurile cu antibiotice. Chirurgii ar putea prepara dispozitivele la cerere, chiar înainte de a le implanta, folosind antibiotice personalizate la factorii de risc specifici ai unui pacient.
Până acum abordarea a fost testată in vitro, iar echipa încă lucrează să adapteze microgelurile şi să le permită livrarea unei game mai largi de antibiotice. Obţinerea aprobării de la Administraţia pentru Alimente şi Medicamente din Statele Unite va fi provocatoare, dată fiind natura inovatoare a tehnologiei, dar echipa lui Libra lucrează cu parteneri din industrie pentru a planifica demonstraţii ulterioare.
