Antibacterial Efficiency of Antibiotic-Impregnated Biomaterials in an In Vitro and In Vivo Study. Doctoral Thesis

Promocijas darbs izstrādāts Rīgas Stradiņa universitātē (RSU) Bioloģijas un mikrobioloģijas katedrā. Aizstāvēšana: 2016. gada 7. novembrī plkst. 15.00 Rīgas Stradiņa universitātes Medicīnas promocijas padomes atklātā sēdē Rīgā, Dzirciema ielā 16, Hipokrāta auditorijā.Mūsdienās biomateriālus izmanto bieži, un to aktualitāte kļūst arvien nozīmīgāka, jo biomateriālus izmanto visās medicīnas nozarēs, turklāt nereti to lietošana ir dzīvību glābjoša nepieciešamība. Taču biomateriālu plašais izmantojums, dažādie biomateriālu veidi un pielietojums ir saistīts ar būtisku medicīnisku problēmu – biomateriālu saistītām infekcijām. Atkarībā no infekcijas veida un lokalizācijas var palielināties pacienta letalitātes risks un kopējās ārstnieciskās izmaksas, jo implantātu bieži nākas aizvietot ar jaunu. Lai novērstu biomateriālu infekcijas, ir jāsamazina baktēriju adhēzija un biofilmu veidošanās. To iespējams panākt, biomateriālam pievienojot antibiotiskās vielas. Lokālai antibiotisko vielu izdalei no biomateriāla ir daudz priekšrocību, salīdzinot ar sistēmisko antibiotisko vielu nozīmēšanu pacientiem pirms un pēc implantācijas operācijas. Šī darba mērķis ir noskaidrot kompozītmateriālu ar antibiotiskajām vielām (gentamicīnu vai ciprofloksacīnu) un biodegradējamu polimēru antibakteriālo efektivitāti pret vienu no biežākajiem pēcoperācijas infekciju ierosinātājiem – Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) un Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis), kā arī salīdzināt antibakteriālās īpašības kompozītmateriāliem ar biodegradējamu polimēru un bez tā. Biomateriālu antibakteriālās īpašības pret S. epidermidis un P. aeruginosa tika pētītas, izmantojot standartizēto disku difūzijas metodi agara barotnē, kā arī baktēriju suspensijā. Iekaisuma citokīnu (TNF-α un IL-10) un antibakteriālo peptīdu (β-defensīna-2) intensitāte audos ap implantēto biomateriālu tika izvērtēta in vivo pētījumā pēc biomateriālu paraugu implantācijas truša zemādas kabatā un kontaminācijas ar S. epidermidis vai P. aeruginosa. Rezultāti atklāja, ka biomateriāliem ar bionoārdāmo polimēru un antibiotiskajām vielām antibakteriālās darbības laiks ir statistiski ticami ilgāks nekā biomateriāliem ar antibiotiskajām vielām bez bionoārdāma polimēra. Antibakteriālās darbības laiku neietekmē metode, ar kādu nosaka biomateriālu antibakteriālās īpašības, bet to būtiski ietekmē biomateriālu porainības līmenis, jo biomateriāliem ar zemāku porainības līmeni ir statistiski ticami īsāks antibakteriālās darbības laiks nekā biomateriāliem ar augstāku porainības līmeni. In vivo pētījuma rezultāti rāda, ka pēc antibiotisko vielu saturošu kompozītmateriālu implantācijas apkārtējos audos ap biomateriālu nenovēro paaugstinātu iekaisuma citokīnu un antibakteriālo peptīdu klātbūtni. Paaugstināta iekaisuma citokīnu un antibakteriālo peptīdu ekspresija tiek novērota audos ap biomateriālu pēc antibiotikas nesaturošu biomateriālu implantācijas un kontaminācijas ar baktēriju tīrkultūru