Ученые РХТУ имени Менделеева совместно с коллегами из НИИ биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича и Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова разработали композитный препарат, который поможет адресной доставке антибактериальных лекарств при трансплантации костной ткани.
Российские ученые разработали новый препарат для безопасной трансплантации костной ткани / © Getty images
Пересадка костной ткани — вторая по распространенности процедура трансплантации, уступающая место только переливанию крови. Ежегодно проводится более двух миллионов операций по частичной замене костной ткани, которая может требоваться при серьезных травмах и некоторых заболеваниях. В качестве имплантатов могут использоваться, как костная ткань от различных доноров, так и синтетические материалы.
Тем не менее, вне зависимости от происхождения имплантатов, все они уязвимы для бактериальных и грибковых инфекций из-за локального ухудшения иммунитета в районе проведенной трансплантации. С начала 2000-х годов проводились исследования по применению костных имплантов, содержащих антибиотики. Однако основным недостатком таких систем являлось неконтролируемое выделение антибиотика, что не только приводило к ухудшению эффективности препарата, но и могло привести к появлению бактерий, устойчивых к их действию. Вследствие этого новой задачей стало выделение антибиотиков в организме только при наличии бактериальной инфекции.
В рамках исследования новых методов адресной доставки антибактериальных препаратов при трансплантации костной ткани коллективом ученых РХТУ имени Менделеева совместно с коллегами из НИИ биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича и Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова был разработан композитный препарат, состоящий из амикацина, антибиотика широкого спектра действия, и геля на основе гидроксиэтилкрахмала, компонента плазмозамещающего препарата. При этом сам гель находится непосредственно внутри матрицы на основе костного имплантата и, как следствие, попадает в организм в ходе трансплантации.
Исследование эффективности, полученного биокомпозитного материала, проводилось на крысах с поврежденной большеберцовой костью, которая также была инфицирована бактериями золотистого стафилококка, что создавало условия аналогичные остеомиелиту. После однозначного определения симптомов на 45 сутки эксперимента, всем подопытным животным была проведена трансплантация костной ткани, содержащей лекарственный препарат. Эксперимент проводился на протяжении 75 дней.
Спустя 30 дней была проведена оценка эффективности антибактериальных свойств препарата. Ученые пришли к выводу, что высвобождение препарата происходит за счет разрушения геля-носителя, состоящего из крахмала, ферментами бактерий, что гарантирует активизацию антибиотика только при «атаке» бактериями. Было также установлено, что высвобождение препарата приводит не только к воздействию на бактерии в месте трансплантации, но и в окружающих тканях.
Авторы работы также рассказали, что такой лекарственный препарат может использоваться не только для костных имплантов и заполнения трещин в костях, но и для других видов имплантов, что значительно расширяет спектр его возможного применения.
