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| HKUMed inventa unas nuevas nanoláminas antibacterianas bidimensionales (2D) que responden a ultrasonidos para abordar eficazmente la infección del tejido óseo. CRÉDITO La Universidad de Hong Kong |
Abstracto:
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Kelvin Yeung Wai-kwok del Departamento de Ortopedia y Traumatología de la Facultad de Medicina Clínica de la Facultad de Medicina LKS de la Universidad de Hong Kong (HKUMed) ha inventado una tecnología no invasiva y sin antibióticos para reducir la infección por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA) en el tejido óseo. Las nuevas nanoláminas antibacterianas pueden liberar una cantidad sustancial de especies reactivas de oxígeno (ROS) sujetas a estimulación por ultrasonido. Con el engullimiento de la membrana de neutrófilos (NM), las nanoláminas pueden capturar activamente la bacteria MRSA profundamente asentada en el tejido óseo y eliminar de manera efectiva el 99.72 % ± 0.03 %. El resultado ha sido publicado en Advanced Materials
HKUMed inventa unas nuevas nanoláminas antibacterianas bidimensionales (2D) que responden a ultrasonidos para tratar eficazmente la infección del tejido óseo
Hong Kong, China | Publicado el 24 de marzo de 2023
Antecedentes
La infección ósea, a saber, la osteomielitis, es una infección que se produce en el hueso o la médula ósea causada por bacterias, hongos u otros microorganismos. El organismo patógeno causal común es MRSA. Las infecciones graves pueden poner a los pacientes en riesgo de amputación o incluso inducir una sepsis potencialmente mortal. En la práctica clínica, el tratamiento de la infección del tejido óseo implica típicamente antibióticos y desbridamiento quirúrgico para extirpar el hueso o tejido infectado. Sin embargo, el uso excesivo de antibióticos no solo compromete la función inmunitaria innata del huésped, sino que también puede inducir inevitablemente la aparición de patógenos resistentes a los medicamentos. Recientemente, la fototerapia, ya sea una terapia fotodinámica o fototérmica, se ha aplicado como una estrategia libre de antibióticos para hacer frente a las infecciones bacterianas. Sin embargo, la fototerapia convencional no puede tratar la infección de tejidos profundos como el hueso debido a su limitado poder de penetración. Por lo tanto, se considera una estrategia alternativa libre de antibióticos que aprovecha el poder de penetración del ultrasonido en los tejidos humanos.
Método de investigación y hallazgos.
El equipo de investigación de HKUMed ha inventado un nuevo sonosensibilizador bidimensional (2D), a saber, nanoláminas Ti3C2-SD(Ti3+) (nanoláminas). Compare con el sonosensibilizador convencional dispuesto en dimensión cero, en el que la eficiencia de la generación de ROS es limitada. El innovador sonosensibilizador 2D que contiene una gran cantidad de sitios catalíticos planos puede generar efectivamente una cantidad sustancial de ROS cuando se activa mediante una señal de ultrasonido. Después de decorarlas con una membrana de neutrófilos (NM), las nanoláminas NM-Ti3C2-SD(Ti3+) (NM-nanoláminas) pueden rastrear activamente la bacteria MRSA en el tejido óseo sujeto a estimulación por ultrasonido. En modelo animal, las novedosas nanoláminas han eliminado la bacteria MRSA en hueso en más del 99.72%, mientras que la terapia con antibióticos (Vanco) es ineficaz. Además, las nanoláminas de NM también pueden aliviar la inflamación del tejido y ayudar a la reparación ósea una vez que se ha controlado la infección del tejido óseo. Además, las nanoláminas recubiertas de NM no presentan ningún problema grave de bioseguridad.
Importancia de la investigación
El profesor Kelvin Yeung Wai-kwok comentó: "Nuestro diseño ha logrado un salto cualitativo en el que el sitio catalítico de ROS en el sonosensibilizador se ha transformado de dimensión cero a bidimensional. Esta invención puede aumentar notablemente la producción de bactericida (ROS). También podemos considerar la aplicación de esta invención a la infección bacteriana posoperatoria que se observa comúnmente en pacientes con cáncer de huesos o pacientes con cistitis y peritonitis en el futuro.'
Sobre el equipo de investigación
Este estudio de investigación fue dirigido por el profesor Kelvin Yeung Wai-kwok, Departamento de Ortopedia y Traumatología, Facultad de Medicina Clínica, HKUMed. El Dr. Mao Congyang, becario postdoctoral, es el primer autor. Los intereses de investigación del equipo del profesor Yeung incluyen deformidades de la columna, biomateriales ortopédicos, ingeniería de tejidos musculoesqueléticos, bioimpresión 3D y nanomateriales antibacterianos.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo fue apoyado conjuntamente por los Programas Nacionales Clave de I+D de China (R&D#2018YFA0703100), el Fondo de Investigación General del Consejo de Subvenciones de Investigación de Hong Kong (Nos. 17214516 y 17207719), el Fondo de Investigación Médica y de Salud de Hong Kong (Nos.19180712, 20190422 y 21200592). ), Programa de Investigación de la Asociación del Fondo de Innovación y Tecnología (#PRP/030/30FX), Fondo Nacional de Ciencias para Jóvenes Académicos Distinguidos (No. 51925104), Financiamiento de Ciencia y Tecnología de Shenzhen (Nos. JCYJ20210324120012034 y JCYJ20210324120009026), y Proyecto Sanming de Shenzhen de Medicina – Enfermedades del 'Equipo de Excelencia en Deformidades de la Columna Vertebral y Degeneración de la Columna Vertebral' (SZSM201612055).
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