Investigación en nuestros laboratorios - BIOMATERIALES CERÁMICOS Y FAGOTERAPIA EN CIRUGÍA OSTERO-ARTICULAR

Desde hace varias décadas, las cerámicas a base de fosfato cálcico se utilizan como sustitutos para reemplazar defectos óseos en cirugía osteoarticular. Su composición mineral es similar a la del hueso y tienen muy buena bioactividad ya que estos compuestos biocompatibles inducen las mismas respuestas biológicas que el hueso. La pureza, la estequiometría¹ , la composición química y las características granulares de los polvos cerámicos son parámetros cruciales para obtener dispositivos con propiedades físicas y biológicas óptimas. Estos materiales pueden estar disponibles como cementos inyectables, gránulos y como sólidos densos o macroporosos. Los gránulos de fosfato cálcico se seleccionan generalmente para el relleno óseo convencional.

En el laboratorio CERAMATHS se optimizan los parámetros de síntesis para obtener un producto que cumpla las normas para implantes quirúrgicos. Sin embargo, las prótesis y los sustitutos óseos implantados pueden contaminarse y dar lugar a la formación de biopelículas bacterianas. Estas biopelículas son responsables de infecciones osteoarticulares y de su recurrencia. Además, la heterogeneidad de una biopelícula permite sinergias bacterianas que mejoran su resistencia a determinados factores de estrés, incluidos los antibióticos. Para combatir las biopelículas infecciosas, los materiales cerámicos pueden doparse con bacteriófagos, que se liberarán progresivamente y se dirigirán contra los agentes bacterianos.

¹La estequiometría es un cálculo utilizado para analizar las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química.

La estequiometría es un cálculo utilizado para analizar las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción química.

Los bacteriófagos son virus que tienen la particularidad de infectar únicamente bacterias según un modo de reconocimiento específico. Por tanto, son incapaces de infectar células animales y vegetales. La terapia fágica es el uso de bacteriófagos líticos para tratar ciertas enfermedades infecciosas de origen bacteriano, como las infecciones nosocomiales causadas por bacterias multirresistentes. En efecto, la elevada incidencia de bacterias multirresistentes (MDR) significa que nos acercamos a lo que podría ser una era post-antibióticos en medicina. Como consecuencia, se han redescubierto las propiedades y el potencial terapéutico de los fagos, que se han convertido recientemente en un área de interés activo, mostrándose muy prometedores como tratamientos alternativos o en combinación con la terapia antibiótica. Con este fin, el laboratorio CERAMATHS, en colaboración con el equipo de genética de la envoltura bacteriana de la UGSF CNRS8576, propone la terapia con fagos mediante la funcionalización de sustitutos óseos. Los primeros estudios muestran que los dispositivos cerámicos cargados con bacteriófagos pueden utilizarse como tratamiento profiláctico. En efecto, los materiales cerámicos a base de fosfato cálcico pueden doparse con un cóctel de fagos que permite la desorción de varios fagos en el medio de proliferación bacteriana, lo que conduce a la lisis de diferentes especies bacterianas simultáneamente.

Nuestro trabajo también demuestra que los fagos cargados en el material cerámico impiden la iniciación de una biopelícula y permiten la destrucción completa de una biopelícula preformada de 24h de Staphylococcus aureus tras 96 horas de incubación con nuestro dispositivo cerámico dopado con bacteriófagos. Además, los fagos cargados en los gránulos cerámicos no afectan a la proliferación celular y protegen a los osteoblastos de la infección por S. aureus in vitro. Nuestros materiales TCP cargados de fagos podrían ser un buen dispositivo protésico para limitar las infecciones bacterianas en cirugía osteoarticular y, al proteger frente a dichas infecciones, permitir la proliferación y colonización de células osteoblásticas sobre el soporte inorgánico tras la implantación. Sin embargo, es esencial utilizar un fago o un cóctel de fagos dirigido contra los gérmenes localizados en el foco infeccioso del paciente. Dado que la relación fago/especie bacteriana es específica, es importante haber identificado previamente los agentes etiológicos, lo que sigue siendo un problema sin resolver, por lo que este método es hasta la fecha una terapia curativa más que preventiva