Duke University和UCLA的生物医学工程师和外科医生已经证明了一种抗生素涂层，可以在手术前将甲状附件植入物分钟应用于植入物周围感染的机会。
在小鼠的早期试验中，涂层阻止了所有后续感染，即使没有抗生素输注进入血液，这是目前的护理标准。20天后，涂层没有降低骨骼与植入物保险丝的能力，并且完全被身体吸收。
结果在2016年9月16日在线出现自然通信。
该项目始于杜克大学生物医学工程教授塔蒂亚娜·塞古拉（Tatiana Segura）会见加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院临时主席兼执行医学主任尼古拉斯·伯塔尔（Nicholas Bernthal），后者专攻儿科整形肿瘤学和外科学。他告诉Segura，许多正在接受骨癌治疗的儿童都有很大一部分骨被切除，然后需要骨科植入物。但由于患者通常也在接受化疗，他们的免疫系统很弱，特别容易受到植入物表面定植的细菌的影响。
“这些孩子面临着化疗与拯救他们的肢体的选择，甚至有时需要截肢，这对我来说听起来很可怕，”塞古拉说。“所有他们真正需要的东西都在植入物上擦拭植入物，以阻止感染，因为预防感染比治疗一个更容易。所以我们提出了我们希望提供解决方案的这种涂层技术。”
然而，植入感染并非儿童或癌症患者所独有。例如，对于关节置换手术，感染发生在1%的初次手术和高达7%的翻修手术中，这需要反复翻修手术和长时间静脉注射抗生素。然而，治疗并不总是有效的，因为这些患者的五年死亡率高于那些被诊断为艾滋病毒/艾滋病或乳腺癌的患者。据估计，仅在美国，植入感染每年就给医疗系统造成超过86亿美元的损失。
治疗这些感染的部分挑战是细菌本身定植了植入物的表面。这意味着没有血管流过细菌菌落，以通过患者的静脉递送抗生素。唯一的追索往往是删除原始植入物，这通常是最好的唯一不良选择。
一些医生已经采取了自己的解决方案，比如在闭合手术伤口时使用抗生素粉，或者在用于固定植入物的骨水泥中注入抗生素。这两种策略都没有被证明是临床有效的。植入物制造商也可以选择在其设备中添加抗生素特性。但这将大大缩短产品的保质期，而且还需要一个漫长而复杂的FDA批准过程，因为植入物将进入新的分类。
Segura的新抗生素涂层回避了所有这些挑战。
“我们已经表明，护理点，脱蛋白释放涂层保护植入物免受细菌挑战，并且可以在手术室中快速和安全地应用，而无需改变现有植入物”克里斯托弗·哈特说，他是加州大学洛杉矶分校整形外科的住院医师，帮助进行了这项实验。
新的抗微生物涂层由两种聚合物制成，其中一个擦除水和用水混合的一个。两者都在具有医生选择的抗生素的溶液中组合，然后通过浸渍，涂漆或喷涂直接施加到整形外科植入物中。当暴露于亮紫外光时，两种聚合物将耦合在一起并自组装成捕获抗生素的网格状结构。
该反应是“点击化学”的一个例子，这是描述在室温下快速发生、仅产生单一反应产物、产率极高且发生在单个容器内的反应的一般方式。
“本研究是生物医学应用中的点击化学力量的一个很好的例子，”现任Illumina高级科学家、加州大学洛杉矶分校（UCLA）博士后席维贤（Weixian Xi）说。“这种”智能“和”可点击“的聚合物涂层可以保护植入物免受细菌感染的保护，并使个性化方法可以成为可能。”
“我们的涂料可以是个性化的，因为它可以使用几乎任何抗生素，”Segura继续。“抗生素可以由医生选择基于身体的位置，该装置正在植入的位置，并且在举行手术的任何部分地区都是常见的病原体。”
点击化学聚合物电网也对金属具有亲和力。涉及各种类型植入物的试验表明，在手术手术期间涂层非常难以擦掉。然而，一旦体内，条件会导致聚合物降解，在两到三周的过程中缓慢释放抗生素。
在研究中，研究人员严格地测试了小鼠的涂层，腿部或脊柱植入物。20天后，涂层没有抑制骨骼的生长，并预防100％的感染。研究人员所说的这段时间足以阻止绝大多数这些类型的感染发生。
研究人员尚未在较大的动物上测试它们的涂层。由于较大的动物 - 例如人类 - ;具有较大的骨骼并需要更大的植入物，有更多的表面积以防止细菌感染。但研究人员相信，他们的发明取决于任务，并计划追求商业化产品所需的步骤。
“我们认为这种跨学科作品代表了手术植入物的未来，提供了一种涂料涂层，可将植入物从热点转化为感染的植入物中的”智能“抗菌治疗性”伯纳尔说。“你只需要治疗一个感染了植入物的患者，就可以认识到这对患者护理的转变——挽救许多人的生命和四肢。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院关节炎、肌肉骨骼和皮肤病研究所的支持（5K08AR069112-01，T32AR059033）。
“护理点抗菌涂层保护矫形植入物免受细菌攻击。”魏贤熙、维沙尔·赫格德、斯蒂芬·佐勒、霍华德·帕克、克里斯托弗·哈特、近藤武、克里斯托弗·哈马德、严虎、阿曼达·H·洛芬、丹尼尔·O·约翰森、扎卡里·伯克、塞缪尔·克拉克森、查德·伊什梅尔、凯琳·霍里、泽纳布·马穆埃、大川广子、西村一郎、尼古拉斯·M·伯恩塔尔和塔蒂安娜·塞古拉。自然通信，9月17日，2021年。DOI：10.1038 / s41467-021-25383-z
来源：https://duke.edu/