Sisteme hibride implantabile cu eliberare locală bazate pe PLGA și ciprofloxacină cu posibile aplicații în tratamentul osteomielitei

Abstract

Introducere. Strategia actuală de tratament pentru osteomielită implică intervenții chirurgicale pentru îndepărtarea biofilmului și a țesutului necrotic, terapie cu antibiotice (sistemice și orale), și utilizarea de cimente și schele 3D pentru a umple defectele osoase și a livra agenți terapeutici. Scopul lucrării. Cercetarea noastră a avut ca scop dezvoltarea unui material hibrid cu cost redus, bazat pe PLGA și ciprofloxacină, depus pe discuri de titan folosind tehnica MAPLE, pentru potențiala utilizare în implanturi în tratamentul osteomielitei. Material și metode. PLGA-CIP a fost formulat prin emulsie s/o/w și caracterizat prin FTIR, SEM, HPLC. PLGA-CIP a fost depus pe discuri de Ti prin MAPLE. Au fost efectuate teste de activitate antibacteriană și studii de eliberare in vitro. Rezultate. S-a reușit formularea unor nanoparticule cu dimensiunea de 92.5 nm, potențial zeta negativ favorabil osteointegrării, având o eficiență de încapsulare de aproximativ 30%. Scaffolfurile de nanoparticule PLGA-CIP au avut o eliberare susținută timp de 45 de zile, fiind astfel potrivite pentru uzul în infecțiile osoase. Concluzii Materialul depus a demonstrat proprietăți antibacteriene, toate probele inhibând creșterea bacteriilor, confirmând eliberarea substanțelor active din biocompozit. Eliberarea bruscă observată în primele 2 zile asigură o concentrație eficientă ridicată, urmată de o eliberare constantă, prelungită în zona adiacentă implantului. Cuvinte cheie: hibrizi; biopolimeri; infecție osoasă, nanoparticule

Introduction. The current osteomyelitis treatment strategy involves surgery to remove biofilm and necrotic tissue, antibiotic therapy (systemic and oral), and using cements and 3D scaffolds to fill bone defects and deliver therapeutic agents. Aim of the study. Our research aimed to develop a low-cost hybrid material with PLGA and ciprofloxacin, deposited on Ti discs using matrix-assisted pulsed laser evaporation, for potential use in osteomyelitis implants. Material and methods. PLGA-CIP was formulated by s/o/w emulsion and characterized by FT-IR, SEM, HPLC. PLGA-CIP was deposited on Ti discs by MAPLE. Antibacterial activity tests and in vitro release studies were performed. Results. We succed to formulate nanoparticles with a size of 92.5 nm, negative Zeta potential which is favorable to osseointegration, with an encapsulation efficiency of approximately 30%. PLGA-ciprofloxacin nanoparticle scaffolds provided sustained release over 45 days, offering promise for bone infections. Conclusions. The deposited material showed antibacterial properties, with all samples inhibiting bacterial growth, confirming active substance release from the biocomposite. The burst release ensures high drug concentration, followed by prolonged, steady release around the implant.