Od ula do cementu kostnego

Czerpiąc inspirację z pszczół miodnych, naukowcy z Korei Południowej wprowadzili związek stosowany w ulach do nowego biomateriału o przedłużonych, silnych właściwościach antybakteryjnych.

Rys. 1 Propolis w ulu

Cementy kostne były wykorzystywane w operacjach od 1940 roku. Działają jak fugi, ponieważ wypełniają luki między implantami ortopedycznymi i kośćmi. Najbardziej powszechnie stosowanymi cementami kostnymi są substancje wykonane z żywicy syntetycznej zawierającej polimetakrylan metylu (PMMA). Ostatnio zaczęto stosować antybiotyki, takie jak gentamycyna, w celu zredukowania zakażeń szpitalnych. Jednakże ich dodatek powoduje wzrost oporności bakterii na antybiotyki oraz wykazuje potencjalne działanie rakotwórcze i zmniejsza wytrzymałość mechaniczną PMMA.

Aby przezwyciężyć te potencjalnie szkodliwe ograniczenia, zespół kierowany przez Jeong Ho Chang w Koreańskim Instytucie Inżynierii Ceramicznej i Technologii, opracował cement kostny PMMA z dodatkiem estru fenetylowego kwasu kawowego (CAPE). Jest to aktywny składnik propolisu pszczelego, czyli mieszanki żywic powstających w procesie produkcji miodu przez pszczoły

z różnych pyłków drzew i pąków. Używany jest do wypełnienia małych luk w ulu. CAPE powinno mieć działanie przeciwbakteryjne, przeciwzapalne, przeciwutleniające i przeciwnowotworowe. Związek został już dopuszczony do stosowania w żywności, napojach i kosmetykach przez Agencję Żywności i Leków w Ameryce.

Naukowcy nie tylko byli w stanie wykazać, że PMMA z dodatkiem CAPE wykazuje przeciwbakteryjne działanie względem Staphylococcus aureus, ale udowodnili również, że posiada on o wiele lepszą wytrzymałość na zgniatanie niż PMMA modyfikowany antybiotykami. Uważa się, że ta właściwość materiału wynika z wyższej gęstości upakowania, która jest spowodowana przez tworzenie wiązań chemicznych pomiędzy PMMA i CAPE. W przeciwieństwie do konwencjonalnych cementów kostnych z antybiotykami, PMMA z CAPE są homogenicznymi mieszaninami i mają wyższą wydajność załadunku. CAPE-PMMA wykazuje również bardziej kontrolowane uwalnianie i utrzymującą się aktywność przeciwbakteryjną w stosunku do cementu kostnego z gentamycyną.

Antoni Tomsia, ekspert z Uniwersytetu Kalifornii w USA specjalizujący się w sposobach leczenia ubytków kości i chorób z użyciem biomateriałów uważa, że włączenie naturalnych środków przeciwdrobnoustrojowych jest dobrym pomysłem. Podkreśla jednak, że implanty przeciwbakteryjne muszą być podatne na odkażanie, aby zapobiegać występowaniu infekcji u pacjentów.

Dotychczas przeprowadzono wstępne badania na królikach. Wyniki wskazują, że cement kostny z CAPE może być stosowany u ludzi po ocenie skuteczności terapeutycznej w badaniach klinicznych. „Staramy się dyskutować i współpracować z ortopedami. Myślę, że możemy zgłosić nowe dane kliniczne w najbliższej przyszłości”, mówi Chang.