Nyt forsvar mod superbug-infektioner

Små implanterede 3-D-printede stilladser infunderet med antibiotika kan revolutionere den måde, læger forhindrer dødelige 'superbug'-infektioner efter operationen, redde liv og lange hospitalsophold.

QUT Institute of Health and Biomedical Innovation biomedicinsk ingeniør Dr. Phong Tran sagde, at indsættelse af et hvilket som helst fremmedlegeme, uanset om et implantat eller en protese såsom et hofteled, blev anerkendt som en væsentlig medvirkende faktor til infektioner af bakterien Staphylococcus aureus kendt som "gyldne staph" .

"Nogle af disse bakterier har udviklet sig til en 'superbug' på grund af eksponering for subterapeutiske niveauer af antibiotika, " sagde Dr. Tran, fra QUT ARC Industrial Transformational Training Center in Additive Biomanufacturing.

"Min forskning har fundet en ny måde at bruge antibiotika på et biologisk nedbrydeligt stillads, som kirurgen kunne aflevere inde i kroppen på operationsstedet som en lovende måde at forhindre gylden staph-infektion og dens udvikling af resistens over for antibiotika.

"Dette kunne gøre det muligt for kirurger at implantere præfabrikerede stilladser med antibiotika i operationsstuen, som er tilpasset til specifikke patienter og kirurgiske scenarier."

Dr. Tran sagde, at denne nye tilgang kunne bruges til andre bakterier såsom E-coli og Pseudomonas aeruginosa, som ofte findes i inficerede implantater, såsom nye hofteled, og proteser.

"Når patienter har en infektion på et implantatsted, kirurger udfører ofte 'revisionsoperationer' for at 'rense ud' infektionen, " han sagde.

"Denne nye teknik kunne give dem mulighed for at skræddersy typen af ​​antibiotika og doser til den specifikke infektion og levere den direkte på infektionsstedet, derfor ville det være yderst effektivt."

"Stilladserne, også, ville blive gjort personlig til det specifikke operationssted og procedure."

Dr. Tran sagde, at de nye 3-D stilladser var trykt med et biologisk nedbrydeligt, medicinsk kvalitet, FDA-godkendt polymer, og antibiotika blev tilføjet ved blot at gennemvæde stilladserne i antibiotikaopløsninger.

"Disse stilladser har både mikroporer og makroporer i dem, " han sagde.

"De små mikroporer holder antibiotika i stilladset, så det langsomt kan frigives til infektionsstedet.

"De større makroporer er der for at understøtte infiltrationen af ​​kroppens væv ind i stilladset for at holde det på plads, mens de livreddende antibiotika frigives direkte til operationsstedet.

"Vores laboratorieforskning, ved at bruge Cefazolin, et almindeligt antibiotikum mod gylden staph, har vist, at disse stilladser frigiver aktivt antibiotikum i fire dage og dræber bakterierne."

Dr. Tran sagde, at selvom Staphylococci aureus og Staphylococcus epidermis var almindelige på patienters hud, kunne de være dødelige, når de kom ind i et operationssår.

"Det, der sker, er, at disse insekter danner bakterielle biofilm på overfladen af ​​implantatet, der beskytter de nyligt indlejrede bakterier fra kroppens eget immunsystem, og systemiske antibiotika har kun meget lav effektivitet mod dem, " han sagde.

"Den nuværende metode til at forebygge disse infektioner er intravenøse antibiotika før og efter operation eller indsættelse af antibiotika-holdige perler under operationen.

"En anden traditionel metode er at blande antibiotisk pulver og polymerer eller keramik, før blandingen fremstilles til cement eller implantater, der skal indsættes i kroppen.

"Problemet her er, at mange almindeligt anvendte antibiotika har nedsat aktivitet, når de udsættes for forhøjet varme eller skrappe opløsningsmidler under denne fremstillingsproces.

"Vores teknik løser alle disse problemer, fordi disse antibiotika vil bevare deres fulde styrke, når de drop-loades fra deres opløsning på allerede fremstillede stilladser."

Dr. Tran sagde, at forskningen viste en lovende strategi for at øge patientens kirurgiske sikkerhed og bliver testet i mere komplekse fysiologisk-lignende tilstande, såsom 3-D manipuleret humant væv, som andre medlemmer af QUT ARC Transformational Training Center i Additive Biomanufacturing har udviklet.

Forskningen blev offentliggjort i Materialevidenskab og teknik C .