Mit Vitamin D beladene Wundauflagen auf Nanofaserbasis fördern die Produktion eines antimikrobiellen Peptids, ein wichtiger Schritt im Kampf gegen chirurgische Standortinfektionen oder SSIs.
Die Ergebnisse der Forscher der Oregon State University und anderer Mitarbeiter, die am Mittwoch in der Nanomedizin veröffentlicht wurden, sind wichtig, da SSIs die häufigste gesundheitsbezogene Infektion sind und zu weitreichendem menschlichem Leid und wirtschaftlichen Verlusten führen.
Jedes Jahr entwickeln allein in den USA fast 300.000 chirurgische Patienten innerhalb von 30 Tagen nach ihrer Operation eine Infektion – was geschätzte 10 Milliarden Dollar an zusätzlichen Gesundheitskosten verursacht – und mehr als 13.000 dieser Menschen sterben.
Forscher verwendeten Elektrospinnen, um Verbände herzustellen, die die bioaktive Form von Vitamin D: 1,25-Dihydroxyvitamin D3 oder 1,25(OH)2D3 enthalten.
“Elektrospinnen ist eine vielseitige, einfache, kostengünstige und reproduzierbare Technik zur Erzeugung von langen Fasern mit nanoskaligen Durchmessern”, sagt Adrian Gombart, Co-Autor und Professor für Biochemie und Biophysik am College of Science der OSU. “Elektrogesponnene Nanofaser-Wundauflagen bieten erhebliche Vorteile gegenüber Hydrogelen oder Schwämmen für die lokale Medikamentenabgabe. Sie bieten mehrere funktionelle und strukturelle Vorteile, einschließlich einer narbenfreien Heilung.”
Die von den Forschern entwickelten Verbände erwiesen sich als in der Lage, Vitamin D über einen Zeitraum von vier Wochen nachhaltig zu liefern, und sie bewirkten die Produktion eines Peptids, hCAP18/LL37, das Mikroben abtötet, indem es ihre Membranen zerstört.
“In der Vergangenheit haben wir bei der Forschung mit nanofaserbasierten Nähten die inaktive Form von Vitamin D – das 25-Hydroxyvitamin D3 ist – und einen tollähnlichen Rezeptorliganden verwendet, der Zellen aktiviert hat, um 25D3 in die bioaktive Form 1,25D3 umzuwandeln”, sagte der andere Co-Autor, Jingwei Xie, Assistant Professor an der University of Nebraska Medical Center. “Hier haben wir das umgangen und sind direkt zur aktiven Form übergegangen. Das Dressing löste es einfach aus und es begann, die Vitamin-D-Zielgene einzuschalten, von denen eines das LL37-Peptid produziert.”
Da die Verbände durch die Verbesserung der angeborenen Immunantwort und nicht durch den Einsatz konventioneller antimikrobieller Einzelziele-Verbindungen funktionieren, ist es unwahrscheinlicher, dass sie zur Arzneimittelresistenz beitragen. Die Verbände wurden an menschlicher Haut (entnommen von Patienten der plastischen Chirurgie) in einer Kulturschale, in vitro mit Keratinozyten- und Monozytenzelllinien und in vivo in einem Mausmodell getestet.
“Diese Studie war ein Beweis des Prinzips”, sagte Co-Autor Arup Indra, Associate Professor of Pharmacy an der OSU. “Es sieht so aus, als könnten wir die Gene in einem Modellsystem induzieren und jetzt können wir mit der Heilung und Infektion beginnen.”
Neben Indra, Xie und Gombart, einem leitenden Forscher am Linus Pauling Institute der OSU, umfasste die Zusammenarbeit auch den Forschungsassistenten der OSU-Apotheke, Professor Gitali Indra, sowie Wissenschaftler der University of California, San Diego, und des VA Nebraska-Western Iowa Health Care System.
“Unsere Studie deutet darauf hin, dass die 1,25D3-induzierte Expression von hCAP18 durch diese Nanofaserverbände ein Schritt nach vorne zur Verbesserung der Wundheilung ist”, sagte Gitali Indra.