Anales RANF

Isabel Izquierdo Barba @Real Academia Nacional de Farmacia. Spain 303 de Staphylococcus aureus . Los resultados a diferentes tiempos de incubación nos muestran que cuando el titanio está desnudo se produce una progresiva colonización del implante por parte de la bacteria, llegando aparecer colonias grandes en la superficie tras 24 horas. Por el contrario, con el titanio recubierto con dichas nanoestructuras, el escenario es completamente distinto, apareciendo solo algunas bacterias en la superficie. Asimismo, se han realizado estudios de formación del biofilm y hemos observado que con el titanio desnudo se produce una completa formación del biofilm con la aparición de la matriz protectora de mucopolisacárido. Por el contrario, en el titanio nanoestructurado no hay presencia alguna de biofilm (13). Con el fin de determinar el comportamiento de este tipo de superficies sobre células osteoblásticas, hemos realizado estudios de adhesión con preosteoblastos, mostrando una completa adhesión celular en este tipo de nanoestructuras y, por tanto, evidenciando su buena biocompatibilidad (13). Nos encontramos con superficies con un comportamiento selectivo frente a bacterias y a osteoblastos. La diferencia radica fundamentalmente en la forma, tamaño y proceso de adhesión de estas dos células. Las bacterias son más rígidas, de menor tamaño que las células osteoblásticas, y se adhieren fundamentalmente por una atracción electrostática. En cambio, el osteoblasto es más grande, flexible, y su mecanismo de adhesión es más complejo, interviniendo mecanismos específicos a través de integrinas. 4. CURACIÓN: DISEÑO DE ANDAMIOS 3D MULTIFUNCIONALES En este apartado pretendemos diseñar y fabricar andamios que al mismo tiempo que liberen diferentes antibióticos, también regeneren el tejido óseo que ha quedado destruido por la acción de las bacterias. Para ello utilizamos técnicas de prototipado rápido que permiten terapias personalizadas a través de un diseño digital (15). Nuestro equipo de investigación ha propuesto una nueva metodología para la fabricación de andamios con porosidad jerarquizada desde lo macro a lo nano. En este sentido es de gran relevancia, ya que la estructura del hueso también presenta una estructura jerarquizada (16). Hemos obtenido un andamio compuesto por una biocerámica con poros grande de 400 µm, con macroporos de 30-80 µm con interconexiones de 1-10 µm y con una estructura ordenada de mesoporos de tamaño de 10 nm (17). La metodología utilizada nos permite introducir un “coctel” de antibióticos, los cuales vamos a localizar en diferentes compartimentos del andamio con el fin de obtener diferentes cinéticas de liberación (18). En este caso hemos mezclado una cerámica mesoporosa, que contiene el antibiótico levofloxacino, con una solución polimérica de polivinilalcohol, que contiene vancomina. De esta manera, se obtiene una pasta que se puede extruir por la técnica de prototipado y formar el andamio 3D macroporoso. Con el fin de obtener una liberación temprana y rápida de un antibiótico específico para el biofilm, hemos recubierto la parte externa del andamio 3D con una película de gelatina que contiene el antibiótico rifampicina, que es específico del biofilm (17). De esta manera, la rifampicina actuaría en una primera etapa debilitando al biofilm y dejando paso a la acción combinada del levofloxacino y la vancomicina. Los estudios de liberación in vitro de los diferentes antibióticos nos muestran una cinética diferente en función del compartimento en el que está alojado cada antibiótico. Podemos destacar una rápida liberación de rifampicina que se libera en tan solo 1 hora de incubación, debido a que está localizada en un recubrimiento externo de gelatina. En el caso del levofloxacino y vancomicina, tienen una cinética mucho más sostenida en el tiempo y simultánea. Los resultados de actividad antimicrobiana frente a un biofilm de S. aureus nos muestran una mayor eficacia antimicrobiana cuando el andamio contiene la combinación completa con los tres antibióticos, demostrando la eficacia del andamio multiterapia. Por último, los estudios de biocompatibilidad muestran una total colonización del andamio 3D por las células osteoblásticas, demostrando su alto poder para la regeneración ósea (17,18). 5. CURACIÓN: DISEÑO DE NANOTRANSPORTADORES ANTIMICROBIANOS En este apartado se pretende abordar el diseño y fabricación de nanotransportadores que tengan la capacidad para internalizar dentro de la bacteria o del propio biofilm y liberar el agente antimicrobiano que esté albergado en su interior, aumentando así su eficacia. Para ello, vamos a utilizar las nanopartículas mesoporosas de sílice. Estas nanopartículas son “cuasi-esféricas”, de aproximadamente 100-150 nm de diámetro y están formadas en un interior por un entramado de canales mesoporosos de tamaño de 2-3 nm. Este entramado mesoporoso ordenado, semejante a un panal de abejas, les confiere unos valores de superficie y volumen de poro muy altos y, por tanto, la capacidad para albergar gran cantidad de fármacos en su interior. Asimismo, estas nanopartículas son biocompatibles, muy robustas y estables. Por último, una de las propiedades más importante de estos nanosistemas es su capacidad para ser funcionalizadas, lo que permite una gran versatilidad para el diseño de estos nanosistemas. De tal manera que podemos anclar en su superficie agentes de vectorización para poder guiarlas específicamente al sitio de acción, así como componentes estímulo-respuesta para poder controlar la liberación del fármaco albergado a demanda (20,21). En cuanto a la vectorización a la bacteria. Teniendo en cuenta que la pared de la bacteria tiene cargas negativas, hemos diseñado, en el grupo de investigación, un nanosistema que contenga en su exterior carga positiva con el fin de que exista una atracción electrostática con la bacteria. A la hora de elegir este agente de vectorización