Nuevos recubrimientos basados ​​en polímeros para prevenir infecciones asociadas a implantes

Sergio Acosta, investigador del grupo BIOFORGE de la Universidad de Valladolid y el CIBER-BBN
CIBER | martes, 21 de julio de 2020

Un nuevo trabajo del equipo de Jose Carlos Rodriguez Cabello en la Universidad de Valladolid y el CIBER-BBN ha desarrollado un nuevo sistema de imitación de matriz extracelular para el anclaje de péptidos antimicrobianos (AMPs) en las superficies de los implantes, como estrategia de prevención de infecciones.

Este nuevo trabajo, publicado en Biomaterials Science, trata de resolver una de las principales preocupaciones en ortopedia y odontología, ya que comúnmente las infecciones nosocomiales terminan casi siempre en la retirada del implante, asumiendo los efectos negativos que esta decisión conlleva para el paciente. “La capacidad de los microorganismos para crear biofilms les protege muy eficazmente frente a la acción terapéutica sistémica de antibióticos, además de la creciente resistencia a un amplio espectro de antibióticos que han adquirido determinadas cepas de los microorganismos asociados a estas infecciones” explica Sergio Acosta, investigador del CIBER-BBN y primer firmante del artículo.

Para encontrar una solución terapéutica a este problema, los investigadores del grupo Bioforge trabajan con péptidos antibacterianos sobre los propios implantes como una solución innovadora y eficaz para bloquear la formación del biofilm bacteriano y además por su acción bactericida, para resolver el problema de la resistencia a antibióticos.

Los autores explican que existen ya diversas estrategias sobre recubrimientos para dispositivos implantables: “basados en polímeros antiadherentes (PEG, PEO…), otros que incorporan agentes antimicrobianos como antibióticos o partículas metálicas (Ag, Zn, Cu), o más recientemente los que utilizan péptidos antimicrobianos y otras biomoléculas (como quitosano)”. No obstante, ninguno de ellos ha demostrado ser lo suficientemente eficiente y, no se ha llegado a utilizar rutinariamente en los implantes de pacientes.

“La principal novedad de nuestro trabajo es que hemos demostrado que el uso de polímeros recombinantes de tipo elastina (ELRs) para el anclaje de AMPs permite producir recubrimientos biocompatibles sin comprometer la actividad antibiofilm/bactericida del péptido antimicrobiano” apunta Jose Carlos Rodríguez-Cabello. Además, añade, “el ELR no sólo actúa como un eficiente intermedio de anclaje si no que sus capacidades antifouling se combinan de forma sinérgica con la acción bactericida del antimicrobiano, pues esa acción adicional antifouling del polipéptido frena eficazmente la formación el biofilm, facilitando enormemente la posterior acción bactericida del antimicrobiano”.

Los investigadores han comprobado este efecto en discos de titanio comercial recubiertos con la quimera ELR-péptido antimicrobiano probando su actividad antibiofilm frente a varios modelos de biofilms orales (monoespecie y con microcosmos) con relevancia clínica, bajo condiciones de incubación dinámicas mimetizando las condiciones de la cavidad oral. Además, dada las posibilidades de diseño molecular y funcional que introduce el empleo de ELRs, se ha demostrado su potencial como plataformas multifuncionales, ya que el ELR puede incorporar toda una serie de diversas bioactividades de interés para este tipo de aplicaciones.

“Con el diseño adecuado, estos ELRs pueden recapitular ciertas propiedades de la matriz extracelular introduciendo en su composición diferentes dominios bioactivos complementarios a los péptidos antimicrobianos para que, además de prevenir la formación de biofilm, mejoren, por ejemplo, la osteointegración del implante” concluyen los investigadores del CIBER-BBN y la Universidad de Valladolid.

Artículo de referencia

Antibiofilm coatings based on protein-engineered polymers and antimicrobial peptides for preventing implant-associated infections. Sergio Acosta, Arturo Ibañez-Fonseca, Conrado Aparicio and J. Carlos Rodríguez-Cabello https://doi.org/10.1039/D0BM00155D