Цифры настораживают: сотни тысяч пациентов в немецких больницах ежегодно заражаются микробами, устойчивыми ко всем распространенным антибиотикам. В результате раны остаются открытыми, а воспаления распространяются, ослабляя организм, а иногда даже приводя к смерти. С фармацевтической точки зрения решить эту проблему сложно: разработка новых антибиотиков – дело дорогое, трудоемкое и утомительное.
Когда лекарство наконец появится на рынке, микробы мутируют и сформируют новое сопротивление.
Более того, если хирурги используют костные имплантаты, может случиться так, что микробы проникнут в организм. Инфекции костей особенно проблематичны, потому что их трудно лечить – антибиотики, которые переносятся кровью по всему телу, достигают имплантатов только в очень низких концентрациях. «Было бы лучше избежать заражения с самого начала, снабдив имплантаты антимикробной защитой», – говорит д-р. Ирис Трик, микробиолог Института межфазной инженерии и биотехнологии им.
Фраунгофера IGB в Штутгарте. Вместе с материаловедами из французского института CIRIMAT Carnot в Тулузе команда фраунгофера разработала костный заменитель со встроенной защитой от инфекций.
Никаких шансов для бактерий
На первый взгляд мелкозернистый имплант похож на муку.
Только под микроскопом можно увидеть, что находится внутри: отдельные зерна гранул состоят из кристаллов апатита. По составу и структуре они похожи на натуральный костный материал, который состоит из тех же химических элементов – кальция и фосфора. Гранулы делают его идеальным материалом для имплантатов.
Чтобы предотвратить осложнения, некоторые производители покрывают свой костнозамещающий материал антибиотиками. Конечно, это не стопроцентная защита, потому что устойчивые бактерии все еще могут распространяться.
Междисциплинарная исследовательская группа пошла другим путем. Цель заключалась в использовании натуральных материалов для уменьшения, подавления или уничтожения бактерий на кристаллах фосфата кальция.
В проекте «Biocapabili» – сокращение от «Биомиметические костные имплантаты с антибактериальным действием на основе фосфата кальция для подавления локальных инфекций» – международная команда работала с различными веществами и соединениями: с ионами серебра, меди и цинка, например, но также с ферментами и пептидами, которые убивают бактерии. Французским исследователям удалось внедрить ионы металлов в кристаллы апатита. Биологи в Штутгарте смогли предоставить доказательства того, что готовый порошок действительно защищает от инфекции: в лаборатории IGB Айрис Трик поместила образцы на микротитровальные планшеты во взаимно изолированные чашки, заразила их бактериями, а затем позволила бактериям расти в течение длительного времени. несколько дней.
Среди них было несколько видов стафилококков, которые являются одними из самых распространенных больничных микробов. Результат: в непосредственной близости от апатита количество бактерий сократилось более чем на 90 процентов.
Пептидное покрытие оказалось столь же эффективным: «С помощью пептидов гранулы и пеллеты апатита защищены от бактерий», – говорит д-р. Микаэла Мюллер, которая наносит покрытия на IGB.
Тест на твердость при микробиологических испытаниях уже пройден: опасные бактерии не могут размножаться на поверхности гранул и гранул. Это означает, что антибактериальные костные имплантаты могут быть изготовлены с пептидным покрытием.
«Однако антибактериальная активность – это еще не все в медицине», – говорит д-р.
Анке Бургер-Кентишер, руководитель группы технологий молекулярных клеток в IGB. «Прежде чем продукт можно будет использовать на практике, необходимо убедиться, что он не причинит вреда пациенту."Исследователи уже сделали первый шаг. К образцам имплантата на микротитровальных планшетах добавляли культуры клеток человека. «Используя эти анализы цитотоксичности, мы смогли определить, сколько ионов металлов, ферментов или пептидов в гранулах могут переноситься клетками», – резюмирует Бургер-Кентишер.
Клинические исследования, которые станут следующим шагом, будут проводиться немецко-французской исследовательской группой в сотрудничестве с представителями отрасли.