ابداع روشی جدید برای جلوگیری از عفونت استخوان پس از جراحی

محققان "بیمارستان زنان بریگام" در مطالعه اخیرشان از ایجاد روشی جدید برای جلوگیری از عفونت استخوان بعداز جراحی خبر داده اند.

به گزارش ایسنا به نقل از تی ان، سالانه ۷۰۰ هزار نفر به دلیل مقاومت آنتی بیوتیکی جان خود را از دست می دهند. متاسفانه جمعیت رو به رشد جهانی، مقاومت فزاینده ای در برابر درمانهای آنتی بیوتیکی ایجاد می کند و این تهدیدی است که با بودجه ناکافی مواجه شده است، زیرا انگیزه های تجاری برای توسعه آنتی بیوتیک های جدید کاهش یافته است.

یک مطالعه جدید که توسط محققان بیمارستان زنان بریگام انجام شده، به این مشکل رو به رشد در توسعه آنتی بیوتیک ها با استفاده از یک رویکرد جدید پرداخته است و روش آن ها ساختن یک پلتفرم قوی و برنامه کامپیوتری از آنتی بیوتیک ها و شناسایی یک آنتی بیوتیک موثر برای استفاده هدفمند در ماتریکس" سیمان استخوانی" است.

سیمان استخوانی( bone cement) ترکیبی شیمیایی است که در بدن انسان به منظور اتصال استخوان ها یا مفصل های مصنوعی به یکدیگر استفاده می شود. این ترکیبات که عموما از جنس سرامیک ها و پلیمرها می باشند به صورت فراوان در عمل های ارتوپدی و استئوتومی (Osteotomy) کاربرد دارند. این رویکرد بطور بالقوه میتواند برای درمان عفونت های استخوانی (یک عارضه رایج پس از اعمال جراحی ارتوپدی) استفاده شود. در این گونه عمل ها مفصل یا استخوان معیوب را برداشته و با اندام جدید جایگزین می کنند، حین جایگزین کردن استخوان یا مفصل در آن حفره هایی ایجاد می کنند که سیمان را درون آن می ریزند و این سیمان بعد از مدتی مانند چسب سفت شده و باعث جوش خوردن کامل استخوان ها به هم می شود.

دکتر "هائه لین جانگ" (Hae Lin Jang) مدیر مرکز درمانی مهندسی بیمارستان زنان بریگام و محقق اصلی این مطالعه گفت: در حال حاضر ، سازمان غذا و دارو (FDA) فقط سیمان های استخوانی مملو از آنتی بیوتیک هایی را تائید کرده است که در اصل برای بافت استخوان ساخته نشده اند. علاوه بر اینکه این مواد مختص بافت استخوانی نیست، مقاومتی دربرابر این آنتی بیوتیک ها پدیدار شده است و ما باید نسل جدیدی از آنتی بیوتیک ها را ایجاد کنیم که برای رفع این نیاز نوظهور بهینه شده باشند.

روش های متداول مانند تعویض زانو و مفصل ران می تواند منجر به عفونت باکتریایی مانند استافیلوکوک شود که در حال حاضر با آنتی بیوتیک های سیستمیک (systemic antibiotics) درمان می شود. قرار گرفتن سیستمیک در معرض آنتی بیوتیک ها دقیقا عفونت را مورد هدف قرار نمی دهد بنابراین، دوزهای زيادي موردنیاز است که منجر به عواقب ناخواسته مقاومت دارویی و تخریب میکروبیوتای مفید می شود. برای رفع این مشکل رو به رشد، محققان این مطالعه ترکیبی قوی از آنتی بیوتیک و سیمان استخوانی تولید کردند.

در این مطالعه برای مهندسی یک آنتی بیوتیک جدید برای تحویل مقدار خاص دارو از طریق ماتریکس سیمان استخوان، از سیمان استخوانی پلی متیل متاکریلات (PMMA) استفاده شد. این گروه از محققان مولکول ها را برای طراحی آنتی بیوتیک در فهرست نهایی قرار دادند و در یک مدل بالینی، باکتری های حساس و مقاوم به دارو را بررسی کردند.

پلی (متیل متاکریلات) Poly ‪(methyl methacrylate)‬ یک ترکیب شیمیایی است که بعنوان پلیمر واسط در طرح نگار الکترونی به کار می رود. این ماده یکی از سخت ترین و محکم ترین پلیمرها با شفافیتی بالاتر از شیشه و سطحی صیقلی و براق و مقاوم دربرابر عوامل جوی است.

محققان آنتی بیوتیک دوعملی VCD- ۰۷۷ را مشخص کردند و فعالیت و کارایی آن را در سلول ها و مدل های حیوانی مطالعه کردند. VCD- ۰۷۷ نه تنها سینتیک آزادسازی داروی مورد نظر را بدون تاثیر بر پایداری سیمان استخوانی پلی متیل متاکریلات نشان داد، بلکه کارایی بالایی را در برابر طیف وسیعی از رشته های باکتری مقاوم به دارو نشان داد و رشد مقاومت در آینده را کند کرد. در واقع، سیمان استخوانی پلی متیل متاکریلات با VCD- ۰۷۷ کارایی بیشتری نسبت به همه سیمان های استخوانی حاوی آنتی بیوتیک در حال حاضر دربرابر عفونت های استخوانی استافیلوکوک در مدل موش داد.

"شیلادیتیا سنگوپتا" (Shiladitya Sengupta) نویسنده دیگر این مطالعه گفت:ترکیب هوش مصنوعی و کشف دارو برای ایجاد آنتی بیوتیک های جدید راهی آینده نگرانه و کارآمدتر و مقرون به صرفه تر است. درمان ممکن است پیچیده تر شود و باکتری ها پیچیده تر شوند، اما ما مهندسان زیست پزشکی نیز پیچیده تر می شویم.

نتایج این مطالعه در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده است.