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水凝胶提供双重打击骨科骨感染

由汽车事故,战斗伤,癌症治疗和其他条件引起的手术可导致难以治疗的骨感染,并且可以延迟愈合直至它们被解决。现在,研究人员已开发出一种双重水凝胶,它可以通过一次含有两种活性成分的应用来攻击细菌并促进骨再生。

可注射水凝胶是交联聚合物链的网络,含有酶溶葡萄球菌素和骨再生蛋白BMP-2。在一项使用小型动物模型的新研究中,佐治亚理工学院的研究人员显示,金黄色葡萄球菌(一种常见于整形外科手术中的感染)引起的感染显着减少,同时在大骨缺损中再生。

“治疗骨感染现在通常需要两次手术才能消除感染并治愈受伤的骨骼,”佐治亚理工学院Parker H. Petit生物工程与生物科学研究所执行主任AndrésJ.García说。“我们的想法是开发一种双功能材料,只需一步完成两件事。这对患者来说更好,成本更低,减少住院时间。我们已经证明我们可以设计水凝胶来控制两者的输送和释放抗菌酶和再生蛋白。“

基于水凝胶的疗法可用于治疗已建立的骨感染,并且在手术期间用作预防感染的预防剂。该研究由美国国立卫生研究院资助,于5月17日在“科学进展”杂志上发表。

今天的骨感染通常用全身抗生素治疗和手术来清除损伤。如果植入物发生感染,通常必须将其移除。一旦感染消失,可能需要额外的手术来植入刺激骨再生并恢复植入物的蛋白质。死亡的细菌可以引发有害的炎症反应。

加西亚和他的合作者 - 包括第一作者克里斯托弗约翰逊 - 选择了溶葡萄球菌素,这种酶通过切割细胞壁而不会产生炎症来杀死细菌。酶在聚合后继续在水凝胶中起作用。

“通过这种策略,我们可以摆脱细菌,使身体重新建立一个正常的炎症环境,让骨骼愈合,”加西亚说。“溶葡萄球菌素的使用受限于体内稳定性差,但在凝胶中,它可以保持稳定至少两周。这样可以在更长的时间内控制释放,这足以满足我们的需求。做。”

除了治疗感染外,这项新技术还可用于预防手术期间的感染。例如,如果插入螺钉以修复损伤,则可以将水凝胶施加到螺纹上。软凝胶不会影响修复。

研究的下一步是重复大型动物的研究,之后如果材料证明有前景,可以考虑进行临床试验。

“用于抵御感染的机制取决于物种,”加西亚指出。“这就是为什么在小鼠或大鼠体内进行大型动物重复研究后如此重要的原因。在大型动物模型中显示功效将是人体试验的关键一步。”

水凝胶材料之前已经在人体中使用,并且被设计成快速离开治疗部位。“水凝胶分解成尿液中排出的小块,”加西亚说。“几个星期后,体内没有合成材料,它被正常的愈合组织取代。”

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