p Em um estudo de prova de conceito com ratos, cientistas da Universidade Johns Hopkins mostram que um novo revestimento feito com nanofibras liberadoras de antibióticos tem o potencial de prevenir pelo menos algumas infecções bacterianas graves relacionadas à cirurgia de substituição total da articulação. p Um relatório sobre o estudo, publicado online na semana de 24 de outubro em Proceedings of the National Academy of Sciences , foi conduzido nas articulações dos joelhos dos roedores, mas, os pesquisadores dizem, a tecnologia teria "ampla aplicabilidade" no uso de próteses ortopédicas, como substituições totais de articulação do quadril e joelho, bem como marcapassos, stents e outros dispositivos médicos implantáveis. Em contraste com outros revestimentos em desenvolvimento, os pesquisadores relatam que o novo material pode liberar vários antibióticos de uma forma estrategicamente planejada para um efeito ideal.

p "Podemos potencialmente revestir qualquer implante metálico que colocarmos em pacientes, de articulações protéticas, varas, parafusos e placas para marcapassos, desfibriladores implantáveis ​​e hardware odontológico, "diz o co-autor sênior do estudo Lloyd S. Miller, M.D., Ph.D., professor associado de dermatologia e cirurgia ortopédica na Johns Hopkins University School of Medicine.

p Cirurgiões e engenheiros biomédicos há anos procuram maneiras melhores - incluindo revestimentos de antibióticos - para reduzir o risco de infecções que são uma complicação conhecida do implante de quadril artificial, joelho e articulações do ombro.

p Todos os anos nos EUA, cerca de 1 a 2 por cento de mais de 1 milhão de cirurgias de substituição de quadril e joelho são seguidas por infecções ligadas à formação de biofilmes - camadas de bactérias que aderem a uma superfície, formando um denso, matriz impenetrável de proteínas, açúcares e DNA. Imediatamente após a cirurgia, uma infecção aguda causa inchaço e vermelhidão que geralmente podem ser tratados com antibióticos intravenosos. Mas em algumas pessoas, infecções crônicas de baixo grau podem durar meses, causando perda óssea que leva ao afrouxamento do implante e, finalmente, falha da nova prótese. Essas infecções são muito difíceis de tratar e, em muitos casos de infecção crônica, as próteses devem ser removidas e os pacientes submetidos a longos ciclos de antibióticos antes que uma nova prótese possa ser implantada. O custo por paciente geralmente ultrapassa US $ 100, 000 para tratar uma infecção de prótese associada a biofilme, Miller diz.

p Principais desvantagens para as opções existentes para a administração local de antibióticos, como cimento carregado com antibiótico, miçangas, espaçadores ou pó, durante a implantação de dispositivos médicos é que eles normalmente podem administrar apenas um antibiótico por vez e a taxa de liberação não é bem controlada. Para desenvolver uma abordagem melhor que resolva esses problemas, Miller se juntou a Hai-Quan Mao, Ph.D., professor de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia de Whiting da Universidade Johns Hopkins, e membro do Institute for NanoBioTechnology, Whitaker Biomedical Engineering Institute e Translational Tissue Engineering Center.

p Mais de três anos, a equipe se concentrou em projetar um fino, revestimento de plástico biodegradável que pode liberar vários antibióticos nas taxas desejadas. Este revestimento é composto por uma malha de nanofibras embutida em uma película fina; ambos os componentes são feitos de polímeros usados ​​para suturas degradáveis.

p Para testar a capacidade da tecnologia de prevenir infecções, os pesquisadores carregaram o revestimento de nanofibras com o antibiótico rifampicina em combinação com um dos três outros antibióticos:vancomicina, daptomicina ou linezolida. "A rifampicina tem excelente atividade anti-biofilme, mas não pode ser usada sozinha porque as bactérias desenvolveriam resistência rapidamente, "diz Miller. Os revestimentos liberaram vancomicina, daptomicina ou linezolida por sete a 14 dias e rifampicina por três a cinco dias. "Conseguimos implantar dois antibióticos contra uma infecção potencial, garantindo que a rifampicina nunca estivesse presente como um único agente, "Diz Miller.

p A equipe então usou cada combinação para revestir fios de Kirschner de titânio - um tipo de pino usado em cirurgia ortopédica para fixar o osso após fraturas no punho - inseriu-os nas articulações dos joelhos de camundongos anestesiados e introduziu uma cepa de Staphylococcus aureus, uma bactéria que comumente causa infecções associadas ao biofilme em cirurgias ortopédicas. As bactérias foram projetadas para emitir luz, permitindo que os pesquisadores rastreiem a infecção de forma não invasiva ao longo do tempo.

p Miller diz que após 14 dias de infecção em camundongos que receberam um revestimento sem antibiótico nos pinos, todos os ratos tinham bactérias abundantes no tecido infectado ao redor da articulação do joelho, e 80 por cento tinham bactérias na superfície do implante. Em contraste, após o mesmo período de tempo em camundongos que receberam pinos com revestimento de linezolida-rifampicina ou daptomicina-rifampicina, nenhum dos ratos tinha bactérias detectáveis ​​nos implantes ou no tecido circundante.

p "Conseguimos erradicar completamente a infecção com este revestimento, "diz Miller." A maioria das outras abordagens apenas diminui o número de bactérias, mas não previne infecções de maneira geral ou confiável.

p Após o teste de duas semanas, cada uma das articulações dos roedores e ossos adjacentes foram removidos para um estudo mais aprofundado. Miller e Mao descobriram que não apenas a infecção foi prevenida, mas a perda óssea frequentemente observada perto de articulações infectadas - que cria o afrouxamento protético nos pacientes - também foi completamente evitada em animais que receberam alfinetes com o revestimento carregado de antibiótico.

p Miller enfatizou que mais pesquisas são necessárias para testar a eficácia e segurança do revestimento em humanos, e na escolha de quais pacientes se beneficiariam melhor com o revestimento - pessoas com infecção de prótese articular anterior recebendo uma nova articulação substituta, por exemplo.

p Os polímeros que eles usaram para gerar o revestimento de nanofibra já foram usados ​​em muitos dispositivos aprovados pela Food and Drug Administration dos EUA, como suturas degradáveis, placas ósseas e sistemas de liberação de drogas.