Ozônio adjuvante vestível e sistema de terapia antibiótica para tratamento de Gram

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 13927 (2022) Citar este artigo

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A combinação problemática de uma prevalência crescente de infecções de pele e tecidos moles e a taxa crescente de infecções resistentes a antibióticos com risco de vida apresenta uma necessidade urgente e não atendida para o setor de saúde. Essas resistências evolutivas se originam de mutações nas paredes celulares bacterianas que impedem a difusão efetiva de antibióticos. Bactérias gram-negativas são de consideração especial devido à resistência natural a muitos antibióticos comuns devido à estrutura única de bicamada da parede celular. O sistema desenvolvido aqui fornece uma solução para esse problema por meio de uma terapia vestível que fornece e utiliza ozônio gasoso como terapia adjuvante com antibióticos tópicos por meio de um novo curativo com nanofibras (NFs) eluidoras de drogas. Essa tecnologia aumenta drasticamente a sensibilidade das bactérias Gram-negativas aos antibióticos comuns, usando o ozônio oxidativo para contornar as resistências criadas pela parede celular bacteriana. Para permitir a aplicação simples e eficaz da terapia adjuvante, a administração de ozônio e os antibióticos tópicos foram integrados em um único adesivo de aplicação. Os NFs de entrega de drogas são gerados por eletrofiação em uma esteira de PVA de dissolução rápida sem induzir a diminuição da permeabilidade ao gás do curativo. Um estudo sistemático descobriu que a geração de ozônio a 4 mg/h forneceu níveis ideais de ozônio para alto desempenho antimicrobiano com citotoxicidade mínima. Este tratamento com ozônio foi usado com terapia adjunta fornecida pelo sistema in vitro. Os resultados mostraram a erradicação completa de bactérias Gram-negativas com ozônio e antibióticos normalmente usados ​​apenas para bactérias Gram-positivas, o que mostrou a força do ozônio como uma opção de tratamento adjuvante para sensibilizar cepas de bactérias a antibióticos ineficazes. Além disso, o tratamento demonstrou através de testes de biocompatibilidade não exibir nenhum efeito citotóxico em células fibroblásticas humanas.

No setor de saúde, as infecções da pele ou de outros tecidos moles são uma causa crescente de morbidade do paciente. Essas infecções de pele e tecidos moles (SSTIs), que frequentemente infectam úlceras por pressão (PUs) ou úlceras de pé diabético (DFUs), fazem parte do grande mercado global de tratamento de feridas, estimado em US$ 15 bilhões em 2022 e aumentará para mais de US$ 22 bilhões até 20241. Nos EUA, as IPPMs são a causa de 3,5% das visitas ao pronto-socorro, com internação custando aos pacientes uma média de US$ 8.000 por internação2,3. Espera-se que esses números aumentem ainda mais nos próximos anos devido à prevalência de condições crônicas de saúde, como diabetes, e ao envelhecimento da população. Nos EUA, 34,2 milhões de pessoas (aproximadamente 10% da população) têm diabetes4,5. Em escala global, estima-se que cerca de 2% dos adultos com diabetes desenvolverão uma DFU a cada ano, levando a 9,1 milhões de casos anualmente, com cerca de metade de todas as DFUs sendo infectadas6,7,8,9. Tais infecções geralmente levam à redução da cicatrização da ferida e outras condições, como osteomielite, infecção sistêmica, aumento do risco de amputação e morte10,11,12,13.

O tratamento típico para infecções por IPPM, incluindo aquelas em UPs DFUs, envolve a administração de antibióticos. Embora esse método de tratamento seja capaz de reduzir a carga bacteriana em muitos casos, ele não ajuda a promover a cicatrização precoce da ferida. Além disso, a resistência bacteriana aos antibióticos é um problema global crescente que reduz ainda mais a validade dos métodos de tratamento atuais14,15,16. As bactérias Gram negativas (G − ve) exibem uma resistência natural a muitos tratamentos com antibióticos devido a uma membrana externa adicional na estrutura celular que impede que muitos antibióticos atinjam seu alvo pretendido dentro da célula e podem ser alteradas mais facilmente para desenvolver novas resistências17,18 . Isso levou a um aumento tão grande no número e na gravidade das bactérias G − ve multirresistentes que a Organização Mundial da Saúde (OMS) incluiu apenas bactérias G − ve em sua lista de cepas resistentes a antibióticos que requerem as soluções mais urgentes18. Essa questão é ainda mais alarmante porque o desenvolvimento e a aprovação de novos antimicrobianos eficazes no tratamento de patógenos G-ve multirresistentes não acompanharam o surgimento contínuo de novas resistências em bactérias. Isso se deve ao longo, caro e de alto risco processo de desenvolvimento de medicamentos que desestimula a produção e passa pela árdua tarefa de aprovação regulatória para o mercado19. Como resultado, há uma necessidade urgente de desenvolvimento de opções alternativas de tratamento para SSTIs.