Белок, полученный из мидий, однажды сможет предотвратить возникновение инфекций в месте костных имплантатов, таких как искусственные бедра. И хотя белок действительно убивает микробы, он все равно должен ограничивать развитие устойчивых к антибиотикам «супербактерий».
Бактериальные инфекции в местах недавно установленных имплантатов могут быть очень серьезными и потенциально приводить к таким осложнениям, как ослабление связи между имплантатом и костью. Когда это происходит, часто требуются последующие операции, чтобы предотвратить преждевременный выход имплантата из строя.
Ряд групп уже разработали антибиотические покрытия для имплантатов – чтобы вывести их из первоначального состояния, подверженного инфекции – хотя некоторые из этих веществ постоянно выделяют полезные антибиотики, независимо от состояния места воздействия. Такое неразборчивое использование лекарств может привести к тому, что бактерии выработают к ним устойчивость, что сделает антибиотики менее эффективными.
В поисках более избирательной и долговечной альтернативы группа корейских ученых обратилась к белкам, которые мидии используют, чтобы прилипать к камням.
Исследователи создали биоинженерный MAP (адгезивный белок мидий), который экспрессирует большие количества встречающейся в природе аминокислоты, известной как ДОФА. Кроме того, сконструированное MAP было усилено комбинацией гентамицина (обычно используемого антибиотика) и ионов железа.
В здоровых условиях на месте имплантата ДОФА образует прочную связь с ионами, удерживая их и гентамицин в прочном гидрогелевом покрытии, изготовленном из MAP.
Однако, когда вредные бактерии проникают внутрь, они повышают кислотность участка. В ответ на понижение pH связь между ДОФА и ионами железа ослабевает, вызывая высвобождение ионов и гентамицина. Затем антибиотик высвобождается, чтобы убить все бактерии в этой области. Однако важно отметить, что покрытие выделяет гентамицин только пропорционально уровню инфекции – на что указывает уровень pH.
Диаграмма, иллюстрирующая, как MAP покрытие работаетPOSTECH
В ходе испытаний на животных покрытие высвободило 70% полезной нагрузки антибиотика в течение восьми часов после заражения бактериями Staphylococcus aureus, эффективно уничтожая все микробы. Он также оставался надежно прикрепленным к титановым имплантатам даже при воздействии механического напряжения и оставался эффективным на протяжении всей фазы регенерации кости (около четырех недель).
«Немедленный и устойчивый антимикробный эффект адгезивного материала покрытия имплантата потенциал значительно повысить вероятность успеха процедур имплантации», — сказал ведущий научный сотрудник профессор Хён Джун Ча из Университета науки и технологий Пхохана (POSTECH).
Документ об исследовании, в котором также участвовали ученые из Национального университета Кёнпук, недавно была опубликована в журнале Биоматериалы.
