新型抗生素骨水泥可能有助于治疗骨感染

每年有70万人死于抗生素耐药性。现在，布莱根妇女医院的研究人员开发了一种专门的药物装置输送系统，以确定一种有效的抗生素，用于骨水泥基质中的靶向使用。这种新抗生素在大鼠模型中展示了用于对抗葡萄球菌的有希望的结果。他们的方法可能用于治疗骨感染和减少细菌耐药性的发展。

他们的研究结果发表在《自然生物医学工程》杂志上的一篇题为“一种有效的载有抗生素的骨水泥植入物对抗葡萄球菌骨感染”的文章中。

研究人员写道：“理想情况下，新抗生素应该表现出对耐药细菌的活性，延缓细菌对它们产生耐药性，并适合在所需的感染部位进行局部给药。”“在这里，我们通过分子对接模拟报告了一个由17种候选抗生素组成的库的合理设计，这些抗生素可以抵抗野生型和突变细菌靶标的骨感染。”

“目前，FDA只批准了含有最初并非为骨组织开发的抗生素的骨水泥，”Brigham工程治疗中心联合主任兼高级生物材料和生物技术开发实验室首席研究员HaeLinJang博士解释说.

“除了不具有骨组织特异性外，还出现了对这些抗生素的耐药性。我们必须创造出经过优化以满足这一新兴需求的新一代抗生素。”

来自布里格姆医学系和骨科手术系的研究人员合作创造了一种局部输送的有效抗生素和骨水泥组合。为了设计一种新的抗生素，通过骨水泥基质进行特定的局部输送，使用了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥。

该团队筛选了用于抗生素设计的分子，并在临床前模型中筛选了药物敏感和耐药细菌。该团队使用预防性和已建立的葡萄球菌感染胫骨损伤模型比较了临床使用的PMMA骨水泥和新型抗生素负载PMMA骨水泥。

研究人员确定了双效抗生素VCD-077，研究了它在细胞和动物模型中的活性和功效。VCD-077在不影响PMMA骨水泥稳定性的情况下表现出理想的药物释放动力学，并且还表现出对广泛的耐药细菌链的高效性并减缓了未来耐药性的发展。

临床应用前还需进一步研究。该团队报告说，他们应用计算机工程来寻找分子和优化抗生素设计也取得了成功。

“未来在于将人工智能与药物发现相结合，使新抗生素的开发比以往任何时候都更高效、更具成本效益，”共同通讯作者、布里格姆工程治疗中心联合主任ShiladityaSengupta博士补充道。“我们方法的跨学科性和药物开发的特异性将真正带来新的医学工程范式。”

“载有抗生素的骨水泥比目前使用的载有抗生素的骨水泥对大鼠的葡萄球菌骨感染表现出更大的疗效。有效且局部输送的抗生素洗脱聚合物可能有助于解决抗菌素耐药性问题，”研究人员总结道。

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