Eliminação da meticilina

Military Medical Research volume 10, Número do artigo: 21 (2023) Citar este artigo

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O tratamento de infecções de biofilme por Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) na cirurgia de colocação de implantes é limitado pela falta de atividade antimicrobiana dos implantes de titânio (Ti). Há uma necessidade de explorar abordagens mais eficazes para o tratamento de infecções por biofilme por MRSA.

Aqui, uma estratégia de funcionalização interfacial é proposta pela integração de nanopartículas mesoporosas de polidopamina (PDA), doador de liberação de óxido nítrico (NO), nitroprussiato de sódio (SNP) e peptídeo de crescimento osteogênico (OGP) em implantes de Ti, denotados como Ti-PDA@SNP- OGP. As propriedades físicas e químicas do Ti-PDA@SNP-OGP foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscópio de fotoelétrons de raios X, ângulo de contato com a água, propriedade fototérmica e comportamento de liberação de NO. O efeito antibacteriano sinérgico e a eliminação dos biofilmes de MRSA foram avaliados por sonda de diacetato de 2',7'-diclorofluoresceína, ensaio de 1-N-fenilnaftilamina, intensidade de trifosfato de adenosina, atividade de hidrólise de o-nitrofenil-β-d-galactopiranósido, vazamento de ácido bicinconínico. Coloração fluorescente, ensaios para atividade da fosfatase alcalina, secreção de colágeno e mineralização da matriz extracelular, reação em cadeia da polimerase com transcrição reversa quantitativa em tempo real e ensaio imunossorvente ligado a enzima (ELISA) foram usados ​​para avaliar a resposta inflamatória e capacidade osteogênica no estroma da medula óssea (MSCs), células RAW264.7 e seu sistema de co-cultura. Coloração Giemsa, ELISA, micro-CT, hematoxilina e eosina, tricrômico de Masson e coloração imuno-histoquímica foram usados ​​para avaliar a erradicação de biofilmes MRSA, inibição da resposta inflamatória e promoção da osseointegração de Ti-PDA@SNP-OGP in vivo.

Ti-PDA@SNP-OGP exibiu um efeito fototérmico sinérgico e antibacteriano dependente de NO contra MRSA após irradiação de luz infravermelha e eliminou efetivamente os biofilmes de MRSA formados pela indução de estresse oxidativo mediado por espécies reativas de oxigênio (ROS), destruindo a integridade da membrana bacteriana e causando vazamento de componentes intracelulares (P < 0,01). Experimentos in vitro revelaram que Ti-PDA@SNP-OGP não apenas facilitou a diferenciação osteogênica de MSCs, mas também promoveu a polarização de macrófagos M1 pró-inflamatórios para o fenótipo M2 anti-inflamatório (P < 0,05 ou P < 0,01). O microambiente osteoimune favorável facilitou ainda mais a osteogênese de MSCs e a anti-inflamação de células RAW264.7 através de múltiplas vias de sinalização parácrina (P <0,01). A avaliação in vivo confirmou os resultados acima mencionados e revelou que Ti-PDA@SNP-OGP induziu melhora na osseointegração em um modelo de implantação de defeito femoral infectado por MRSA (P < 0,01).

Esses achados sugerem que o Ti-PDA@SNP-OGP é um material multifuncional promissor para o tratamento altamente eficiente de infecções por MRSA em cirurgias de substituição de implantes.

Infecção associada a biomateriais (BAI) é uma carga global de saúde que é responsável por aproximadamente 40% de todas as infecções hospitalares nos EUA [1]. As infecções ocorrem durante toda a vida útil dos implantes, mas não apenas durante o processo de implantação, o que inevitavelmente resulta na falha dos implantes de titânio (Ti) [2, 3]. A formação de biofilmes de Staphylococcus aureus resistente à meticilina (MRSA) nas superfícies dos implantes de Ti exacerba a carga de BAI [4]. As substâncias poliméricas extracelulares (EPS) estão presentes na matriz secretada por MRSA, que podem proteger as bactérias intramembranosas do sistema imunológico do hospedeiro e desafios ambientais externos, como a permeação de antibióticos e pressão ambiental [5, 6]. A remoção e substituição dos implantes infectados é frequentemente a escolha de Hobson no tratamento de infecções por MRSA associadas a implantes devido à ineficácia dos antibióticos convencionais na eliminação de biofilmes de MRSA [7, 8]. A capacidade de osseointegração pós-operatória abaixo do ideal dos implantes de titânio reduz ainda mais sua eficácia [9]. Portanto, existe a necessidade de desenvolver uma nova estratégia que simultaneamente elimine os biofilmes de MRSA e melhore a osseointegração dos implantes de Ti sem induzir resistência aos medicamentos.