日本語AIでPubMedを検索
常に再生可能な接触殺傷抗菌表面と抗バイオフィルムおよび無抽出特性を有するバイオミメティックな生分解性Ag@Auナノ粒子包埋尿管ステント
Biomimetic biodegradable Ag@Au nanoparticle-embedded ureteral stent with a constantly renewable contact-killing antimicrobial surface and antibiofilm and extraction-free properties.
PMID: 32683042 DOI: 10.1016/j.actbio.2020.07.025.
抄録
尿管ステントの汚染に起因する尿路感染症（UTI）や二次的なステント抜去に伴う疼痛は、尿路疾患の治療において世界的な問題となっている。ここでは、ポリアミドアミンで被覆されたAgシェルとAuコアナノ粒子（Ag@Au NP）を用いた繊維膜構造のポリグリコール酸/ポリ乳酸-コ-グリコール酸（PGA/PGLA）尿管ステントを構築することにより、常に再生可能な接触殺菌表面と抗バイオフィルム機能を有する、生分解性、長期抗菌性、無抜去性尿管ステントを報告した。この尿管ステントは、大腸菌に対して5分、黄色ブドウ球菌に対して10分という高速接触殺傷特性を示し、99%以上の阻害率を示した。また、PGA/PGLAの勾配分解により、ステント表面の連続的な剥離により、内部のAg@Au NPが露出し、付着した細菌やタンパク質が除去され、セルフクリーニング性と長期抗菌機能が付与された。その後、16日間のin vitro分解試験では、ステントは耐久性のある殺菌活性を示し、AgとAu元素の総放出量が少なく（6.7％、〜8μg）、低い細胞毒性を示した（L929細胞の相対増殖率は80％以上）。養豚モデルのin vivo実験では、ステントは顕著な抗生物質膜特性を示し、炎症性および壊死細胞のレベルを低下させることが示された。留置7日後のB-ultrasonic検査では、ステントは勾配分解挙動を示し、尿路系に大きな破片が存在することなく構造的完全性を維持していた。開発された生分解性で再生可能な接触殺抗菌戦略は、ステント誘発性尿路結石症を治療するために、抗生物質膜と抽出のない特性を持つ尿管ステントを調製する上で効率的であった。意義の声明 本研究は、生分解性インプラント用にカスタマイズされた抗バイオフィルムソリューションを提示する。本研究の特に重要な点は以下の2点である。
Urinary tract infections (UTIs) caused by the contamination of the ureteral stent and the pain associated with secondary stent extractions are worldwide problems in the treatment of urinary tract disorders. Here, we reported a biodegradable, long-term antibacterial, and extraction-free ureteral stent with a constantly renewable contact-killing surface and an antibiofilm function achieved by constructing a hyperbranched poly(amide-amine)-capped Ag shell and Au core nanoparticle (Ag@Au NP)-embedded fiber membrane-structured poly(glycolic acid)/poly(lactic-co-glycolic acid) (PGA/PGLA) ureteral stent. The ureteral stent showed fast contact-killing properties, i.e., 5 min for Escherichia coli and 10 min for Staphylococcus aureus, with an inhibition rate higher than 99%. In addition, gradient degradation of PGA/PGLA endowed the stent with a self-cleaning property and long-term antibacterial function by continuous exfoliation of the stent surface, thereby exposing the inner Ag@Au NPs and eliminating adherent bacteria and proteins. Subsequently, in the 16-day in vitro degradation test, the stent showed durable bactericidal activity, less total release of Ag and Au elements (6.7%, ∼8 μg), and low cytotoxicity (with a relative growth rate of >80% of L929 cells). In vivo experiments on a farm pig model showed that the stent exhibited a remarkable antibiofilm property and reduced the level of inflammatory and necrotic cells. After seven days of implantation, the stent showed a gradient degradation behavior and maintained structural integrity without the presence of any large fragments in the urinary system according to the B-ultrasonic examination. The as-developed biodegradable and renewable contact-killing antibacterial strategy was efficient in preparing the ureteral stent with antibiofilm and extraction-free properties to treat stent-induced UTI. Statement of significance This study presents a customized antibiofilm solution for biodegradable implants. Two particularly important aspects of this work are as follows.
Copyright © 2020. Published by Elsevier Ltd.