Элиминация метициллина

Военно-медицинские исследования, том 10, номер статьи: 21 (2023) Цитировать эту статью

887 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Лечение инфекций биопленки метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA) при операции по установке имплантатов ограничено отсутствием противомикробной активности титановых (Ti) имплантатов. Существует необходимость изучить более эффективные подходы к лечению инфекций биопленки MRSA.

В настоящем документе предлагается стратегия межфазной функционализации путем интеграции мезопористых наночастиц полидофамина (PDA), донора высвобождения оксида азота (NO), нитропруссида натрия (SNP) и остеогенного пептида роста (OGP) на титановые имплантаты, обозначенные как Ti-PDA@SNP-. ОГП. Физические и химические свойства Ti-PDA@SNP-OGP оценивали с помощью сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, угла смачивания водой, фототермических свойств и поведения выделения NO. Синергетический антибактериальный эффект и элиминацию биопленок MRSA оценивали с помощью 2',7'-дихлорфлуоресцеиндиацетатного зонда, анализа 1-N-фенилнафтиламина, интенсивности аденозинтрифосфата, активности гидролиза о-нитрофенил-β-d-галактопиранозида, утечки бицинхониновой кислоты. Для оценки воспалительной реакции и остеогенной способности стромы костного мозга использовали флуоресцентное окрашивание, анализы на активность щелочной фосфатазы, секрецию коллагена и минерализацию внеклеточного матрикса, количественную полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией в реальном времени и твердофазный иммуноферментный анализ (ИФА). клетки (МСК), клетки RAW264.7 и система их совместного культивирования. Окрашивание по Гимзе, ИФА, микро-КТ, гематоксилин и эозин, трихромное окрашивание Массона и иммуногистохимическое окрашивание использовались для оценки эрадикации биопленок MRSA, ингибирования воспалительной реакции и стимулирования остеоинтеграции Ti-PDA@SNP-OGP in vivo.

Ti-PDA@SNP-OGP продемонстрировал синергетический фототермический и NO-зависимый антибактериальный эффект против MRSA после облучения ближним инфракрасным светом и эффективно устранил образовавшиеся биопленки MRSA, индуцируя окислительный стресс, опосредованный активными формами кислорода (АФК), разрушая целостность бактериальных мембран. и вызывая утечку внутриклеточных компонентов (P <0,01). Эксперименты in vitro показали, что Ti-PDA@SNP-OGP не только способствует остеогенной дифференцировке МСК, но и способствует поляризации провоспалительных макрофагов М1 к противовоспалительному М2-фенотипу (P < 0,05 или P < 0,01). Благоприятное остео-иммунное микроокружение дополнительно способствовало остеогенезу МСК и противовоспалительному действию клеток RAW264.7 посредством множественных паракринных сигнальных путей (P <0,01). Оценка in vivo подтвердила вышеупомянутые результаты и показала, что Ti-PDA@SNP-OGP индуцирует улучшение остеоинтеграции на модели имплантации дефекта бедренной кости, инфицированной MRSA (P <0,01).

Эти результаты позволяют предположить, что Ti-PDA@SNP-OGP является многообещающим многофункциональным материалом для высокоэффективного лечения инфекций MRSA при операциях по замене имплантатов.

Инфекция, связанная с биоматериалом (BAI), представляет собой глобальное бремя для здравоохранения, на которое приходится примерно 40% всех внутрибольничных инфекций в США [1]. Инфекции возникают на протяжении всего срока службы имплантатов, а не только в процессе имплантации, что неизбежно приводит к выходу из строя титановых (Ti) имплантатов [2, 3]. Образование метициллин-резистентных биопленок Staphylococcus aureus (MRSA) на поверхности Ti-имплантатов усугубляет бремя BAI [4]. Внеклеточные полимерные вещества (ЭПС) представлены в матриксе, секретируемом MRSA, который может защищать внутримембранозные бактерии от иммунной системы хозяина и внешних воздействий окружающей среды, таких как проникновение антибиотиков и давление окружающей среды [5, 6]. Удаление и замена инфицированных имплантатов часто является выбором Хобсона при лечении инфекций MRSA, связанных с имплантатами, из-за неэффективности обычных антибиотиков в устранении биопленок MRSA [7, 8]. Неидеальная способность титановых имплантатов к послеоперационной остеоинтеграции еще больше снижает их эффективность [9]. Таким образом, существует необходимость в разработке новой стратегии, которая одновременно устраняет биопленки MRSA и улучшает остеоинтеграцию Ti-имплантатов, не вызывая лекарственной устойчивости.