A.ST.E.D. (Anti Staphylococcus epidermidis Devices) Sviluppo di nuovi device ortopedici con proprietà anti biofilm

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

Il progetto ha lo scopo di sviluppare prototipi di devices per implantologia ortopedica ricoperti da materiale altamente idrofilico e trattati con sostanze ad attività antibiofilm. Il progetto si articolerà nelle seguenti fasi: 1. Realizzazione del rivestimento device ortopedici o micro piastre (MP) di diversi materiali come titanio e acciaio con un polimero altamente idrofobico (PDLLA) presso il laboratorio della Ge.Me.S. Acquisto presso laboratori chimici di sintesi chimica del peptide sintetico specificato dal Laboratorio di Immunobiologia marina (DAB). Sintesi del peptide attraverso tecniche di biologia molecolare ricombinante, utilizzando cellule eucariotiche di insetto (DAB). Analisi qualitativa in vitro dei peptidi sintetici e/o ricombinanti presso il Laboratorio di Microbiologia e Saggi Biologici del dip. STEMBIO – Università di Palermo (LMSB). Valutazione strutturale ed ultrastruttrale dei biofilm (DAB). Produzione dei device o delle MP trattati con il peptide sintetico e ricombinante (Ge.Me.S). Saggi qualitativi di rilascio del peptide dal device o dalle MP e saggi in situ dell’attività antimicrobica e anti biofilm del device e saggi in vitro del suo rilasciato (LMSB). Valutazione strutturale ed ultrastruttrale dei biofilm (DAB). Prove precliniche e valutazione clinica degli esiti di impainti di devices trattati con la Paracentrin 1 (controllo) e di impainti di device trattati con Paracentrin 1 e con inoculo percutaneo di Staphylococcus epiderimidis (esperimento) su animali da esperimento (suini) presso l’Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Sicilia (IZS) impiantati dal personale medico chirurgico della Clinica Ortopedica e traumatologica. Workshop e pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali per la diffusione dei risultati.

Layman's description

Le infezioni perioperatorie che maggiormente si riscontrano hanno come agente eziologico ceppi batterici strutturati in biofilm. I biofilm sono costituiti da microorganismi che vivono in comunità, protetti da una matrice mucopolisaccaridica prodotta da loro stessi. Il biofilm risulta difficilmente aggredibile dagli antibiotici. Per questi motivi gli interventi di riduzione di frattura, di impianto di protesi o di devices ortopedici hanno una significativa percentuale di complicanze, sostituzione degli impianti con un elevato indice di mortalità. Questo comporta fra l’altro un aumento delle spese a carico del servizio sanitario spingendo i vari Governi a aumentare i contributi alla ricerca su nuovi farmaci ed antibiotici in grado di attenuare l’incidenza delle patologie connesse al biofilm. Tra i ceppi batterici più coinvolti sono presenti lo Staphylococcus epidermidis e S. aureus. La conoscenza dei meccanismi che sostengono lo sviluppo di biofilm ha indirizzato le strategie preventive o di controllo tenendo conto del processo di formazione del biofilm basato su tre stadi: 1. Inibizione dell’adesione batterica sulla superficie dei device e di colonizzazione; 2. Interferenza con molecole segnale che modulano lo sviluppo; 3. Disaggregazione della matrice. Ci sono diversi fattori che influiscono nell’aderenza batterica alle superfici quali la composizione chimica, la levigatezza della superficie e la configurazione del device. Per ridurre l’adesione e la colonizzazione sono stati sperimentati diversi rivestimenti dei device quali poliuretano (cateteri) e silicone (shunts) che riducono l’adesione di S. epidermidis, vari idrogel su stent uretrali che riducono l’adesione permettendo anche di trattenere e rilasciare antibiotici eparina che previene l’adesione e riduce la colonizzazione di batteri causa di infezioni dovute ai cateteri. Negli ultimi 10 anni, per prevenire la formazione di comunità microbiche sia Gram-positive sia Gram-negative su protesi, si sono usati cementi e distanziatori ossei in grado di rilasciare antibiotici ad ampio spettro. Ma i risultati finora ottenuti indicano una buona attività nel breve periodo (pochi giorni) mentre dati meno incoraggianti si hanno nel lungo periodo. L’attività anti-biofilm dipende dalla capacità del materiale di assorbire grandi quantità di antibiotico e del loro rilascio di lungo periodo a concentrazioni costanti. Tuttavia, il dato più drammatico deriva dal fatto che l’uso degli antibiotici viene complicato dallo sviluppo di resistenza batterica ed in particolare di S. epidermidis e S. aureus che crescono in forma sessile (biofilm). Per questo sono stati sperimentati altri farmaci in alternativa agli antibiotici come l’acido usnico (dibezofurandione, un derivato naturale del dibenzofurano), la dispersina-B (b-N-cetilglucosaminidasi) che dissolve la matrice mucopolisaccaridica degli stafilococchi promuovendo l’attività antimicrobica di cefamandole nafate, sodium dodecyl sulphate e triclosan. I batteri comunicano tra loro mediante piccole molecole segnale diffusibili dette autoinduttori (oligopeptidi nei gram-positivi, N-acyl homoserine lattoni nei gram-negativi) ed una famiglia di autoinduttori noti come AI-2 in ambedue i tipi batterici. Questo processo di comunicazione (quorum sensing QS) gioca un ruolo significativo nello sviluppo delle comunità microbiche come biofilm. Il QS è un meccanismo di regolazione densità-dipendente ed è stato anche dimostrato che il sistema QS di P. aeruginosa è coinvolto nello sviluppo della resistenza agli antibiotici. Inibitori ed antagonisti del QS rappresentano

Key findings

Salute
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/11 → …