Такие виды вмешательств, как замена коленного или тазобедренного сустава, потенциально опасны для пациентов различными бактериальными инфекциями. Одним из способов снижения таких рисков являются костные цементы. Такие материалы позволяют надежно закрепить ортопедические элементы, а в сочетании с антибиотиками защищают организм от вредоносных бактерий. Однако с ростом числа устойчивых к лекарствам бактерий необходимы новые подходы к решению подобных проблем. Недавно ученые разработали новый вид костного цемента, который по словам специалистов "уже готов вступить в борьбу".

Ученые разработали эффективный костно-цементный имплантат с антибиотической нагрузкой способный предотвратить опасные инфекции костной ткани. Depositphotos

"На данный момент Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) утвердило только те костные цементы, в которые добавлены антибиотики, изначально не предназначенные для лечения костных тканей", - рассказывает руководитель проекта Хэ Линь Чжан из Brigham and Womens Hospital. "Помимо того, что такие антибиотики не являются эффективными препаратами для лечения костной ткани, к ним возникает устойчивость. Мы должны создать новое поколение антибиотиков, оптимизированных для удовлетворения этой возникающей потребности".

В поисках новых и более эффективных костных цементов с противомикробной нагрузкой ученые проанализировали целую библиотеку антибиотиков. Они изучили их активность в отношении бактериальных мишеней, которые, как было показано, обладают устойчивостью к многочисленным препаратам. В результате они остановились на антибиотике двойного действия под названием VCD-077. Этот препарат был добавлен в состав костного цемента, изготовленного из полиметилметакрилата (ПММА), золотого стандарта, одобренного FDA.

Новый костный цемент с антибиотиком был испытан в экспериментах на клетках и крысах. При этом эффективность нового материала сравнивалась с обычным, клинически используемым костным цементом из ПММА. Было обнаружено, что добавление антибиотика не влияет на стабильность цемента, и он может высвобождаться из материала должным образом. Кроме того, он продемонстрировал высокую эффективность против широкого спектра лекарственно-устойчивых бактерий и препятствовал развитию бактериальной устойчивости.

Более того, новый костный цемент показал более высокую результативность против стафилококковых костных инфекций в моделях крыс, чем все костные цементы с антибиотиками, используемые на данный момент.

Однако прежде, чем команда внедрит свой новый костный цемент для борьбы с бактериальными инфекциями в клиниках, предстоит еще многое выяснить. Самый главный вопрос - уровень токсичности - пока остается без ответа. Впрочем, использование костного цемента в качестве метода доставки лекарств в целом имеет массу преимуществ перед обычной терапией антибиотиками, которое требует больших доз и одновременно способствует развитию лекарственной устойчивости. Поэтому при дальнейшей работе такая технология может сыграть важную роль как в содействии выздоровлению пациентов, так и в борьбе с растущей устойчивостью к антибиотикам.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.

Source: Brigham and Women’s Hospital, journal Nature Biomedical Engineering.

1. (https://www.nature.com/articles/s41551-022-00950-x)

2. (https://www.brighamandwomens.org/about-bwh/newsroom/press-releases-detail?id=4272)