Sustancia de superhéroe utilizada en nuevos implantes óseos para combatir infecciones
Líderes de investigación de la Universidad de Sydney, Ph.D. estudiante Kamini Divakarla y profesor Wojciech Chrzanowski. Crédito: Universidad de Sídney
Dirigido por la Universidad de Sídney, un equipo internacional ha desarrollado un nuevo tipo de implante óseo que reduce la posibilidad de infección y, por lo tanto, reduce significativamente las tasas de fracaso del implante. En Australia, una quinta parte de los reemplazos convencionales de cadera y rodilla fallan después de 10 años.
Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Sydney ha desarrollado nuevos implantes óseos que simultáneamente reducen la inflamación y previenen la acumulación de biopelículas (microorganismos), que normalmente pueden provocar infecciones y el fracaso del implante.
Los implantes ortopédicos convencionales, que reemplazan el hueso faltante o dan soporte al hueso dañado, son cada vez más comunes en Australia debido al envejecimiento de nuestra población con osteoporosis, que tiene cada vez más acceso a la cirugía. En 2020, por ejemplo, se realizaron más de 1,7 millones de procedimientos de reemplazo de articulaciones. Sin embargo, los implantes tienen una tasa de falla significativa: la tasa de falla promedio para los reemplazos de cadera y rodilla a los 10 años es de alrededor del 20 por ciento. Esta falla puede resultar en que un paciente experimente un dolor innecesario, además de tener que someterse a una cirugía de revisión a un costo significativo para ellos, sus familias y el sistema de atención médica.
Los implantes orgánicos más seguros desarrollados por la Universidad de Se estima que el equipo dirigido por Sydney reduce la tasa de fracaso de los implantes por debajo del uno por ciento.
Están enriquecidos con galio (un elemento químico seguro y altamente antimicrobiano) y defensina, una biomolécula antimicrobiana natural presente en nuestro cuerpo. Los investigadores agregaron galio y defensina al ácido poliláctico (PLA), un material de implante de uso común. El PLA es un plástico biodegradable, derivado de recursos renovables como el almidón de maíz, la tapioca o la caña de azúcar.
El galio se agregó utilizando un acelerador de partículas de megavoltios en la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO). Center for Accelerator Science Se inyectaron iones de galio en las capas superficiales del implante.
«Es fantástico ver a los físicos de aceleradores y científicos de biomateriales trabajando juntos para diseñar materiales del futuro para esta inspiradora aplicación», dijo el Dr. Ceri Brenner, líder, ANSTO Center for Accelerator Science.
Se ha publicado una descripción general del experimento en ACS Applied Materials & Interfaces.
Crédito: Universidad de Sydney
Combates de ‘agentes encubiertos’ infección
«El galio es un agente encubierto que se puede usar para combatir infecciones», dijo el autor principal, el profesor Wojciech Chrzanowski, del Instituto Nano de la Universidad de Sydney y director de investigación de nanomedicina en la Facultad de Medicina y Salud. .
«G allium se parece al hierro y puede explotar la necesidad de hierro de las bacterias para engañarlas y que lo absorban. Una vez dentro de las células bacterianas, el galio las destruye.
«Entonces, en el caso de los implantes óseos, que son altamente susceptibles a infecciones a medida que se introducen sustancias extrañas en el cuerpo, el galio es una sustancia de superhéroe. La defensina, una tipo de proteína, también es activa contra las bacterias (así como contra los hongos y algunos virus) y es una parte natural de nuestro sistema inmunológico», dijo.
El galio y la defensina juntos redujeron la tasa de bacterias superficiales en hueso en casi un 90 por ciento, en comparación con un control.
Además, tanto la defensina como el galio redujeron la inflamación a largo plazo en un 45 por ciento, al disminuir la reacción de las células inmunitarias al implante. Sin embargo, las superficies óseas mostraron un aumento en la inflamación a corto plazo, lo que se cree que inicia la curación.
Universidad de Sydney Ph.D. El estudiante y codirector de investigación Kamini Divakarla dijo: «Dado que usamos PLA biodegradable, el recubrimiento se degradará cuando haya cumplido su propósito de prevención de infecciones».
El próximo paso de los investigadores será probar el nuevo implante usando cepas de bacterias resistentes a los antibióticos y asegúrese de que los implantes promuevan la formación y curación ósea.
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Recubrimiento de implantes óseos metálicos con bacterias que promueven la cicatrización y reducen las infecciones Más información: Shiva Kamini Divakarla et al, Recubrimientos superficiales antimicrobianos y antiinflamatorios de galio defensina para dispositivos implantables, Interfaces y materiales aplicados de ACS (2022). DOI: 10.1021/acsami.1c19579 Información de la revista: ACS Applied Materials and Interfaces
Proporcionado por la Universidad de Sydney Cita: Sustancia de superhéroe utilizada en nuevos implantes óseos para combatir infecciones (2022, 21 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-superhero-substance-bone-implants-combat.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.