Los reemplazos de articulaciones se encuentran entre las cirugías electivas más comunes, pero alrededor de uno de cada 100 pacientes sufre infecciones posquirúrgicas, convirtiendo un procedimiento de rutina en una prueba costosa y peligrosa. Ahora, Los investigadores del Instituto de Tecnología Stevens han desarrollado una "superficie de autodefensa" para estos implantes que liberan microdosis específicas de antibióticos cuando las bacterias se acercan. potencialmente reduciendo drásticamente las tasas de infección.
La obra, dirigido por Matthew Libera, profesor de ciencia de los materiales en Stevens, describe un método para recubrir superficies de implantes con una red de microgeles:motas, cada 100 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano, capaz de absorber ciertos antibióticos. El comportamiento de los microgeles está regulado por cargas eléctricas, y la actividad eléctrica de un microbio que se aproxima hace que pierdan antibióticos, evitar que las infecciones echen raíces.
Los microgeles se pueden aplicar a una amplia gama de dispositivos médicos, incluyendo válvulas cardíacas, andamios de tejido, e incluso suturas quirúrgicas, y con la previsión de que el mercado de implantes de cadera solo alcance los 9.100 millones de dólares para 2024, la tecnología tiene un potencial comercial significativo. El ejército de los Estados Unidos, que ayudó a financiar la investigación, también está interesado en implementar la tecnología en hospitales de campaña, donde las infecciones ocurren actualmente en una cuarta parte de las lesiones de combate.
"El impacto potencial para los pacientes, y para el sistema sanitario, es tremendo, "dijo Libera, quien preside la Conferencia Stevens sobre Interacciones Material-Bacterias. El candidato a doctorado de Stevens, Jing Liang, y el profesor de ingeniería biomédica Hongjun Wang colaboraron en el estudio. que aparece en la revista Biomateriales .
Las infecciones posquirúrgicas son difíciles de vencer porque a medida que los microbios colonizan las superficies, forman capas resistentes a los antibióticos llamadas biopelículas. Libera y su equipo interrumpen este ciclo al matar microbios antes de que puedan afianzarse. "Solo se necesita una bacteria para causar una infección, ", Dijo Libera." Pero si podemos prevenir la infección hasta que se complete la curación, entonces el cuerpo puede hacerse cargo ".
A diferencia de los tratamientos convencionales que inundan todo el cuerpo con antibióticos, el enfoque del equipo de Stevens es muy específico, liberando pequeñas cantidades de antibióticos para matar bacterias individuales. Eso reduce drásticamente las presiones selectivas que dan lugar a "superbacterias" resistentes a los antibióticos, una gran mejora con respecto a los tratamientos sistémicos y los enfoques locales, como la mezcla de antibióticos con cemento óseo. liberando órdenes de magnitud de menos antibióticos en el sistema del paciente.
Otras superficies de autodefensa actualmente en desarrollo dependen de los subproductos metabólicos de los microbios para desencadenar la liberación de antibióticos, un enfoque menos seguro que el método Libera. que puede matar incluso bacterias latentes. Los microgeles del equipo también son notablemente resistentes, sobrevivir a la esterilización con etanol y permanecer estable durante semanas. Los microgeles también responden adecuadamente al tejido humano, reteniendo su carga de antibióticos hasta que sea necesario y promoviendo un crecimiento óseo saludable alrededor de las superficies tratadas.
Para aplicar microgeles a un dispositivo médico, como una articulación de rodilla, los cirujanos podrían sumergir el dispositivo en un baño especialmente preparado durante unos segundos; una breve inmersión en un segundo baño cargaría los microgeles con antibióticos. En teoria, los cirujanos pueden preparar dispositivos a pedido, inmediatamente antes de implantarlos, el uso de antibióticos adaptados a los factores de riesgo específicos de un paciente.
Hasta ahora, el enfoque se ha probado in vitro, y el equipo todavía está trabajando para ajustar los microgeles y permitirles administrar una gama más amplia de antibióticos. Obtener la aprobación de la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Será complicado, dada la naturaleza innovadora de la tecnología, pero el equipo de Libera está trabajando con socios de la industria para planificar más demostraciones.
