Понятовський В. А., Широбоков В. П., Ліненко О. М., Лютко О. Б.

ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ АВТОЛОГІЧНОГО ФІБРИНОВОГО КЛЕЮ З БАКТЕРІОФАГАМИ В ТРАВМАТОЛОГІЇ ТА ОРТОПЕДІЇ

---

Показати/Завантажити PDF

Про автора:

Понятовський В. А., Широбоков В. П., Ліненко О. М., Лютко О. Б.

Рубрика:

МІКРОБІОЛОГІЯ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Ін’єкційний фібриновий клей, збагачений тромбоцитами (i-PRF) – це автологічний концентрат тромбоцитів із фібриновими волокнами, який широко використовується в різних галузях медицини та є цінним допоміжним засобом для регенерації пошкоджених тканин під час хірургічних втручань. Крім того, i-PRF може слугувати засобом для місцевої доставки та депонування антибактеріальних препаратів. Використання бактеріофагів у складі фібринового клею може стати додатковим інструментом у боротьбі з антибіотикорезистентними штамами мікроорганізмів. Мета дослідження – перевірка біосумісності та стабільності різних типів бактеріофагів, включених до складу полімеризованого i-PRF, дослідження динаміки їх вивільнення з фібринових каркасів, а також визначення інфекційної активності десорбованих бактеріофагів. За допомогою ультрафільтрації готували фаговий коктейль високої концентрації (не менше ніж 10¹⁰ БУО/мл) з різних типів бактеріофагів. Ін’єкційний автологічний фібриновий клей полімеризували в присутності отриманого фагового коктейлю, після чого фібринові блоки поміщали у фізіологічний розчин та інкубували при температурі 36±1°C протягом 7 діб для десорбції бактеріофагів. Через визначені проміжки часу визначали кількість десорбованих бактеріофагів у фізіологічному розчині та оцінювали їх інфекційну активність. Фібриновий клей, полімеризований у присутності коктейлю бактеріофагів, активних щодо п’яти різних видів бактеріальних збудників, стабільно вивільняв усі типи бактеріофагів протягом 7 діб інкубації в рідкому середовищі при температурі 36±1°C. З використанням методу агарових шарів було встановлено, що десорбовані бактеріофаги спричиняли специфічний лізис усіх п’яти видів мікроорганізмів (Escherichia coli, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pyogenes) протягом усього періоду спостереження. Отримані результати свідчать про доцільність застосування ін’єкційного автологічного фібринового клею як матриці для тривалої місцевої доставки бактеріофагів. Такий підхід є перспективним для профілактики та лікування інфекційних ускладнень у травматології та ортопедії.

Теги:

Список цитованої літератури:

1. Coombs J, Billow D, Cereijo C, Patterson B, Pinney S. Current concept review: Risk factors for infection following open fractures. Orthopedic Research and Reviews. 2022;14:383-91. DOI: 10.2147/orr.s384845.
2. Meng J, Zhu Y, Li Y, Sun T, Zhang F, Qin S, et al. Incidence and risk factors for surgical site infection following elective foot and ankle surgery: A retrospective study. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 2020;15(1):449. DOI: 10.1186/s13018-020-01972-4.
3. Le J, Dong Z, Liang J, Zhang K, Li Y, Cheng M, et al. Retracted: Surgical site infection following traumatic orthopaedic surgeries in geriatric patients: Incidence and prognostic risk factors. International Wound Journal. 2019;17(1):206-13. DOI: 10.1111/iwj.13258.
4. Kennedy DG, O’Mahony AM, Culligan EP, O’Driscoll CM, Ryan KB. Strategies to mitigate and treat orthopaedic device-associated infections. Antibiotics. 2022;11(12):1822. DOI: 10.3390/antibiotics11121822.
5. Basile G, Gallina M, Passeri A, Gaudio RM, Castelnuovo N, Ferrante P, et al. Prosthetic joint infections and legal disputes: A threat to the future of Prosthetic Orthopedics. Journal of Orthopaedics and Traumatology. 2021;22(1):44. DOI: 10.1186/s10195-021-00607-6.
6. Kurtz S, Ong K, Lau E, Mowat F, Halpern M. Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030 J Bone Joint Surg Am. 2007;89(4):780-5. DOI: 10.2106/jbjs.f.00222.
7. Chen AF, Parvizi J. Antibiotic-loaded bone cement and periprosthetic joint infection. Journal of Long-Term Effects of Medical Implants. 2014;24(2-3):89-97. DOI: 10.1615/jlongtermeffmedimplants.2013010238.
8. Van Vugt TAG, Walraven JMB, Geurts JAP, Arts JJC. Antibiotic-loaded collagen sponges in clinical treatment of chronic osteomyelitis. Journal of Bone and Joint Surgery. 2018;100(24):2153-61. DOI: 10.2106/jbjs.17.01140.
9. Johnstone T, Lipman K, Makarewicz N, Shah J, Turner E, Posternak V, et al. Use of antibiotic-impregnated polymethylmethacrylate (PMMA) plates for prevention of periprosthetic infection in breast reconstruction. Plastic and Reconstructive Surgery – Global Open. 2023;11(1):e4764. DOI:10.1097/gox.0000000000004764.
10. Boot W, Foster AL, Guillaume O, Eglin D, Schmid T, D’Este M, et al. An antibiotic-loaded hydrogel demonstrates efficacy as prophylaxis and treatment in a large animal model of orthopaedic device-related infection. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2022;12:826392. DOI: 10.3389/fcimb.2022.826392.
11. Knafl D, Thalhammer F, Vossen MG. In-vitro release pharmacokinetics of amikacin, Teicoplanin and polyhexanide in a platelet rich fibrin – layer (PRF) – a laboratory evaluation of a modern, autologous wound treatment. PLOS ONE. 2017;12(7):e0181090. DOI: 10.1371/journal.pone.0181090.
12. Bennardo F, Gallelli L, Palleria C, Colosimo M, Fortunato L, De Sarro G, et al. Can platelet-rich fibrin act as a natural carrier for antibiotics delivery? A proof-of-concept study for oral surgical procedures. BMC Oral Health. 2023;23(1):134. DOI: 10.1186/s12903-023-02814-5.
13. Shah R, Thomas R, Gowda TM, Baron TK, Vemanaradhya GG, Bhagat S. In vitro evaluation of osteoblast response to the effect of injectable platelet-rich fibrin coating on titanium disks. The Journal of Contemporary Dental Practice. 2021;22(2):107-10. DOI: 10.5005/jp-journals-10024-3039.
14. Vasilikos I, Roelz R, Scholz C, Mizaikoff B, Argiti K, Ralf W, et al. Autologous platelet-rich fibrin (PRF) augmentation as an add-on therapy in deep surgical site infections (dssis) after instrumented spinal surgery: Preliminary results of a single institution case series. Acta Neurochirurgica. 2021;163(10):2761-7. DOI: 10.1007/s00701-021-04952-7.
15. Alzahrani AA, Murriky A, Shafik S. Influence of platelet rich fibrin on post-extraction socket healing: A clinical and radiographic study. The Saudi Dental Journal. 2017;29(4):149-55. DOI:10.1016/j.sdentj.2017.07.003.
16. Grecu AF, Reclaru L, Ardelean LC, Nica O, Ciucă EM, Ciurea ME. Platelet-rich fibrin and its emerging therapeutic benefits for musculoskeletal injury treatment. Medicina. 2019;55(5):141. DOI: 10.3390/medicina55050141.
17. Pall E, Roman A, Olah D, Beteg FI, Cenariu M, Spînu M. Enhanced bioactive potential of functionalized injectable platelet-rich plasma. Molecules. 2023;28(4):1943. DOI: 10.3390/molecules28041943.
18. Mourão CF, Valiense H, Melo ER, Mourão NB, Maia MD-C. Obtention of injectable platelets rich-fibrin (I-PRF) and its polymerization with Bone Graft: Technical note. Revista do Colégio Brasileiro de Cirurgiões. 2015;42(6):421-3. DOI: 10.1590/0100-69912015006013.
19. Varela HA, Souza JC, Nascimento RM, Araújo RF, Vasconcelos RC, Cavalcante RS, et al. Injectable platelet rich fibrin: Cell content, morphological, and protein characterization. Clinical Oral Investigations. 2018;23(3):1309-18. DOI: 10.1007/s00784-018-2555-2. Department of Health and Human Services. Antibiotic Resistance Threats in the United States, 2019. Atlanta: Department of Health and Human Services; CDC; 2019. 150 p.
20. Eskenazi A, Lood C, Wubbolts J, Hites M, Balarjishvili N, Leshkasheli L, et al. Combination of pre-adapted bacteriophage therapy and antibiotics for treatment of fracture-related infection due to pandrug-resistant Klebsiella pneumoniae. Nat Commun. 2022;13(1):302. DOI:10.1038/s41467-021-27656-z.
21. Chan BK, Turner PE, Kim S, Mojibian HR, Elefteriades JA, Narayan D. Phage treatment of an aortic graft infected withpseudomonas aeruginosa. Evolution, Medicine, and Public Health. 2018;2018(1):60-6. DOI:10.1093/emph/eoy005.
22. Pallavali RR, Degati VL, Lomada D, Reddy MC, Durbaka VR. Isolation and in vitro evaluation of bacteriophages against MDR-bacterial isolates from septic wound infections. PLOS ONE. 2017;12(7):e0179245. DOI: 10.1371/journal.pone.0179245.
23. Onsea J, Wagemans J, Pirnay J, Di Luca M, Gonzalez-Moreno M, Lavigne R, et al. Bacteriophage therapy as a treatment strategy for orthopaedic-device-related infections: Where do we stand? European Cells and Materials. 2020;39:193-210. DOI: 10.22203/ecm.v039a13.
24. Taati Moghadam M, Khoshbayan A, Chegini Z, Farahani I, Shariati A. Bacteriophages, a new therapeutic solution for inhibiting multidrug resistant bacteria causing wound infection: Lesson from animal models and clinical trials. Drug Design, Development and Therapy. 2020;14:1867-83. DOI: 10.2147/dddt.s251171.
25. Kutter E, Sulakvelidze A. Bacteriophages: Biology and applications. Boca Raton, FL: CRC Press; 2005. 510 p.
26. Miron RJ, Fujioka-Kobayashi M, Hernandez M, Kandalam U, Zhang Y, Ghanaati S, et al. Injectable platelet rich fibrin (I-PRF): Opportunities in regenerative dentistry? Clinical Oral Investigations. 2017;21(8):2619-27. DOI: 10.1007/s00784-017-2063-9.
27. Lin Y-H, Dharmaraj T, Chen Q, Echterhof A, Manasherob R, Zhang LJ, et al. Dosing and delivery of bacteriophage therapy in a murine wound infection model. BioRxiv. 2024. DOI: 10.1101/2024.05.07.593005. Sindhusha VB, Ramamurthy J. Comparison of antimicrobial activity of injectable platelet-rich fibrin (I-PRF) and leukocyte and platelet-rich fibrin (L-PRF) against oral microbes: An in vitro study. Cureus. 2023;15(9):e46196. DOI: 10.7759/cureus.46196.
28. Moraschini V, Miron RJ, Mourão CF, Louro RS, Sculean A, da Fonseca LA, et al. Antimicrobial effect of platelet-rich fibrin: A systematic review of in vitro evidence-based studies. Periodontology 2000. 2023;94(1):131-42. DOI: 10.1111/prd.12529.
29. Dohan Ehrenfest DM, de Peppo GM, Doglioli P, Sammartino G. Slow release of growth factors and thrombospondin-1 in choukroun’s platelet-rich fibrin (PRF): A gold standard to achieve for all surgical platelet concentrates technologies. Growth Factors. 2009;27(1):63-9. DOI: 10.1080/08977190 802636713.
30. Rubalskii E, Ruemke S, Salmoukas C, Aleshkin A, Bochkareva S, Modin E, et al. Fibrin Glue as a local drug-delivery system for bacteriophage PA5. Scientific Reports. 2019;9(1):2091. DOI: 10.1038/s41598-018-38318-4.

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», Випуск 2, 177, 401-415 сторінки, код УДК 616-089.843:578.2:616-002-022.7:616.7

DOI:

10.29254/2077-4214-2025-2-177-401-415