Una niclosamida

Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 12329 (2022) Citar este artículo

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Las infecciones asociadas a biomateriales son un importante desafío sanitario, ya que son responsables de una alta carga de enfermedad en pacientes críticos. En este estudio, hemos desarrollado catéteres antibacterianos liberadores de fármacos para prevenir infecciones relacionadas con el catéter. La niclosamida (NIC), originalmente un fármaco antiparasitario, se incorporó a la matriz polimérica de poliuretano termoplástico (TPU) mediante fundición con solvente, y los catéteres se fabricaron utilizando tecnología de extrusión de fusión en caliente. Se estudiaron las propiedades mecánicas y fisicoquímicas de polímeros de TPU cargados con NIC. La NIC se liberó de manera sostenida de los catéteres y exhibió actividad antibacteriana in vitro contra Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis. Además, la eficacia antibacteriana de los catéteres cargados con NIC se validó en un modelo de infección asociada a biomateriales in vivo utilizando una cepa de S. aureus susceptible y resistente a la meticilina. El NIC liberado por los catéteres producidos redujo la colonización bacteriana del catéter así como del tejido circundante. En resumen, los catéteres extruidos termofusibles que liberan NIC impidieron la colonización del implante y redujeron la colonización bacteriana del tejido pericatéter por parte de S. aureus sensible y resistente a la meticilina en un modelo de ratón con infección asociada a biomateriales y tiene buenas perspectivas de desarrollo preclínico. .

Los catéteres representan una herramienta médica indispensable para mejorar la calidad de la salud y la atención médica de los pacientes. La demanda de catéteres ha aumentado debido al amplio uso de dichos dispositivos en la administración de medicamentos, soporte nutricional, toma de muestras de sangre y realización de diálisis en pacientes críticos o crónicos1. Sólo en América del Norte se utilizan anualmente al menos 150 millones de catéteres intravasculares2. Sin embargo, el 3,5% de estos catéteres están colonizados por patógenos bacterianos o fúngicos que causan infecciones del torrente sanguíneo graves y costosas3. Las infecciones del torrente sanguíneo relacionadas con catéteres (CRBSI) aumentan la morbilidad y mortalidad de los pacientes en cuidados intensivos con una mortalidad que oscila entre el 19 y el 34%4. Estas infecciones son causadas principalmente por bacterias Gram positivas, principalmente Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis5,6. Las CRBSI se deben principalmente a la colonización bacteriana de la superficie del catéter durante la inserción, lo que provoca una infección por biopelícula5. Las células bacterianas encerradas en estructuras de biopelículas son muy difíciles de erradicar mediante las defensas inmunitarias y los agentes antimicrobianos7,8. Por lo tanto, los catéteres deben retirarse y reemplazarse para evitar complicaciones médicas adicionales. Prevenir la adhesión bacteriana y la posterior formación de biopelículas en las superficies de los catéteres sería la estrategia más rentable para prevenir las CRBSI9.

Hay muchas estrategias descritas en la literatura para abordar este problema creciente. Estos se pueden clasificar como: (1) estrategias antiincrustantes como hidratación y repulsión estérica, interacciones proteicas específicas o baja energía superficial, y (2) mecanismos antimicrobianos como la liberación de agentes biocidas o actividad microbicida superficial10. El enfoque de liberación de agentes biocidas se ha investigado ampliamente en los últimos años mediante la incorporación o el recubrimiento de dispositivos médicos con compuestos biocidas como antibióticos u otros compuestos activos, por ejemplo, compuestos identificados en estudios de "reutilización".

La reutilización de fármacos antibacterianos implica el uso de fármacos ya aprobados para aplicaciones novedosas, como indicaciones antibacterianas11. La niclosamida (NIC), fármaco antihelmíntico declarado por la OMS como medicamento esencial12, ha sido identificado como uno de los candidatos más prometedores para combatir las infecciones por Gram positivos, especialmente las causadas por S. aureus y S. epidermidis, siendo eficaz a niveles relativamente bajos. concentraciones bajas (entre 0,0625 y 0,5 µg/mL)13,14,15,16,17,18,19,20. Sin embargo, dada su escasa solubilidad en agua y baja biodisponibilidad, puede ser menos adecuado para el tratamiento de infecciones sistémicas21,22,23. Sin embargo, la NIC tiene el potencial de aplicarse para tratar infecciones localizadas como infecciones asociadas a heridas, tejidos blandos, gastrointestinales, piel y biomateriales (BAI)14,15,23,24,25,26,27.

Con base en este razonamiento, el objetivo de este trabajo de investigación fue desarrollar un catéter antibacteriano que libere NIC para prevenir infecciones relacionadas con el catéter. Específicamente, desarrollamos un sistema de administración de medicamentos local incorporando NIC en la matriz polimérica de poliuretano termoplástico (TPU) mediante fundición con solvente. Además, el material resultante se utilizó para fabricar catéteres antibacterianos mediante tecnología de extrusión de fusión en caliente (HME). Los catéteres producidos se caracterizaron estudiando el efecto de la carga de NIC sobre las propiedades mecánicas y térmicas del TPU. Además, la eficacia antimicrobiana de los catéteres se probó in vitro y posteriormente en un modelo murino BAI.

El poliuretano termoplástico (TPU; Tecoflex EG-60D) se obtuvo de Lubrizol, VELOX, Países Bajos. El polímero contiene un segmento blando y duro en una proporción de 3:1. La temperatura de transición vítrea es de 23 °C28. La niclosamida (NIC; N3510, ≥ 98 % de pureza) y todos los demás reactivos y materiales se adquirieron en Sigma-Aldrich (EE. UU.) a menos que se indique lo contrario.

Para la evaluación microbiológica in vitro, las cepas bacterianas utilizadas fueron S. aureus sensible a meticilina ATCC 25923 (MSSA), S. aureus resistente a meticilina ATCC 33591 (MRSA), S. epidermidis O47 sensible a meticilina (MSSE) y S. epidermidis resistente a meticilina ATCC 35984 (MRSE). MSSA y MRSA se utilizaron en el modelo BAI in vivo. Las bacterias se cultivaron en caldo de soja tríptico (TSB; Difco Laboratories Inc, EE. UU.) a 37 °C. Las condiciones de crecimiento específicas para cada experimento se describen en las secciones respectivas.

El TPU se cargó con NIC al 2, 5 y 10 % (p/p) utilizando el enfoque de fundición con solvente adoptado del trabajo de Shaqour et al.29, como se muestra en la Fig. 1A. Primero, se suspendió la cantidad requerida de NIC en cloroformo y se sonicó durante 30 minutos. Luego, se utilizó un agitador magnético para distribuir homogéneamente las partículas de NIC durante 30 min. Posteriormente, se añadió el TPU al sistema mientras se agitaba y se dejó la suspensión durante la noche para disolver el polímero. La relación entre TPU y cloroformo fue del 12,5% (p/v). Luego se vertió la solución de polímero con NIC suspendido en una placa de Petri con un diámetro de 200 mm para permitir que el cloroformo se evaporara. Finalmente, las películas moldeadas se secaron al vacío durante 3 días a 25 °C y 50 mbar.

Proceso para (A) incorporar NIC en la matriz polimérica de TPU mediante fundición con solvente y (B) para producir fibras y catéteres mediante tecnología HME. La barra de escala en B es de 200 μm.

Las fibras y los catéteres se extruyeron utilizando una configuración interna de extrusión de un solo tornillo conectada con una boquilla de acero inoxidable e3d v6 (E3D-Online, Reino Unido) con un diámetro de 0,8 mm o una boquilla coaxial especialmente diseñada e impresa en 3D30 ( Figura 1B). Para extruir las fibras y los catéteres, primero se cortaron en tiras películas moldeadas (con o sin NIC) y se introdujeron directamente en la extrusora. Posteriormente, las fibras y los catéteres se extruyeron a una temperatura de 180 °C con una velocidad de extrusión de tornillo de 75 rpm. Las fibras extruidas se cortaron en segmentos de 4 cm y se usaron para evaluar el efecto de la carga de NIC sobre las propiedades mecánicas del TPU, mientras que los segmentos de catéteres extruidos (0,5 y 1 cm de longitud) se usaron para la caracterización del material y la caracterización microbiológica. Los segmentos de catéter para pruebas microbiológicas se esterilizaron adicionalmente mediante incubación en etanol al 70% durante 1 min seguido de secado al aire durante 30 s29.

Los segmentos del catéter se inspeccionaron utilizando un microscopio S9i (Leica, Bélgica). Se tomaron imágenes de los catéteres de cada grupo y luego se analizaron utilizando el software ImageJ versión 1.52a31 (https://imagej.nih.gov/ij/) calculando el diámetro equivalente (Ec. 1) del área medida para los círculos interior y exterior para cada catéter (n = 6 para cada grupo)29.

Los ensayos de tracción se realizaron según la norma ISO 527-132 en una máquina AGS 5 kND (Shimadzu, Alemania). La velocidad de tracción se fijó en 20 mm/min y la distancia entre agarres fue de 20 mm. Para esta prueba se utilizaron fibras extruidas (n = 5 por grupo). Luego, se midió la tensión de tracción al 100% de deformación.

El análisis termogravimétrico se realizó en un analizador Q5000 (TA Instruments, EE. UU.). Se colocaron muestras de alrededor de 10 mg en un recipiente de platino y luego se aplicó una rampa de calentamiento dinámica de 20 °C/min con una resolución de 3 °C a 500 °C bajo un flujo de nitrógeno de 60 ml/min.

Las mediciones del ángulo de contacto con el agua se realizaron a temperatura ambiente utilizando agua desmineralizada y un goniómetro OCA20 (Dataphysics, Alemania). Para cada muestra, se midieron y promediaron los ángulos de contacto izquierdo y derecho de al menos 10 gotas con un volumen de 2 µL.

El polvo de NIC antes y después de calentarlo a 180 °C se examinó mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para estudiar el efecto del calor en las moléculas de NIC. Además, para estudiar las interacciones entre NIC y las moléculas de TPU, se realizaron análisis FTIR en los catéteres producidos. El espectrómetro FTIR utilizado (Nicolet 8700, ThermoScientific, EE. UU.) estaba equipado con un accesorio de reflectancia total atenuada por diamante (ATR). Todos los espectros ATR-FTIR se registraron en el rango de 400 a 4000 cm-1 a temperatura ambiente. La resolución espectral y la precisión fueron 4 cm-1 y ± 1 cm-1, respectivamente.

Se realizó un análisis de difracción de rayos X (DRX) para analizar las características del estado sólido de los catéteres de polvo puro de NIC, TPU sin carga y TPU cargado con NIC. Los análisis XRD se realizaron en modo de transmisión en un difractómetro de rayos X PANalytical X'Pert Pro (PANalytical BV, Países Bajos) equipado con un detector X'Celerator utilizando un método XRD estándar. Los parámetros instrumentales utilizados se enumeran en la Tabla 1 complementaria.

Los segmentos del catéter cargados con NIC (2, 5 y 10% (p/p)) y no cargados, con una longitud de 1 cm, se pesaron utilizando una microbalanza (Sartorius, Alemania). NIC es un fármaco hidrofóbico y, por lo tanto, es poco soluble en soluciones acuosas como PBS33. Para realizar una cuantificación precisa de la NIC liberada, suplementamos PBS con Tween 80 para aumentar la solubilidad de la NIC en PBS y al mismo tiempo aumentar la concentración de saturación del fármaco34. Luego, cada segmento de catéter se colocó en 1 ml de solución salina tamponada con fosfato (PBS; ThermoFisher, EE. UU.) con 2 % de Tween 80 (ThermoFisher, EE. UU.) y se incubó a 37 °C con una agitación de 120 rpm (n = 3 por grupo ). La solución tampón se cambió por la solución nueva en cada momento (1, 3, 4, 6 y 24 h, diariamente los días 2 a 10, y a los 13, 16, 20 y 27 días). Las alícuotas se almacenaron a -20 °C para su uso posterior. La concentración de NIC liberada en cada momento se calculó midiendo la absorbancia a 340 nm de 300 µL de cada alícuota en placas de microtitulación de 96 pocillos de fondo plano (Greiner Bio-One, EE. UU.) con un lector de placas multipocillo (Synergy H1 , BioTek, EE.UU.). Se trazó una curva de calibración para NIC para estimar la concentración de fármaco liberado desde los segmentos del catéter. Esta curva de calibración osciló entre 1 y 50 µg/ml con R2 igual a 0,9998.

Para evaluar la concentración mínima inhibidora (MIC) y evaluar cuantitativamente la concentración mínima bactericida (MBC) de NIC después de calentar a 180 °C para imitar el proceso de extrusión, se cultivó MSSA en TSB a 37 °C y 120 rpm hasta alcanzar el nivel logarítmico medio. fase de crecimiento, y se preparó un inóculo de 1 × 106 UFC/mL mediante dilución en TSB fresco, basado en la densidad óptica a 620 nm. Se diluyeron en serie noventa microlitros de TSB que contenían control de NIC sin calentar o NIC calentada a 180 °C en TSB de 128 a 0,125 µg/ml en una placa de microtitulación de fondo plano. Inmediatamente después, se agregaron 10 µL de inóculo bacteriano a la solución y se incubó durante la noche a 37 °C 120 rpm. Como control del crecimiento bacteriano, se incubaron 10 µl del inóculo en TSB sin NIC. La CMI se definió como la concentración más baja de NIC sin crecimiento bacteriano visible durante la noche. Para el MBC, se sembraron 2 gotitas de 10 µl de las muestras sin diluir de los pocillos sin crecimiento visible en placas de agar sangre (Oxoid, Reino Unido) y se incubaron a 37 °C durante la noche. El MBC se evaluó al día siguiente como la concentración más baja de NIC que había causado una reducción ≥ 99,9% en el número de UFC en comparación con el inóculo.

Se analizaron los segmentos de catéter cargados con 2, 5 y 10 % (p/p) de NIC y los segmentos de catéter no cargados para determinar la actividad antibacteriana (liberación) y la prevención de la formación de biopelículas utilizando las cepas MSSA, MRSA, MSSE y MRSE.

En primer lugar, se realizó un ensayo de difusión en disco de Kirby-Bauer modificado35 para determinar la zona de inhibición (ZOI) de segmentos de catéter de 0,5 cm cargados con NIC y catéteres sin carga. Brevemente, se incubaron de 1 a 3 colonias de cada cepa en 5 ml de TSB durante la noche a 37 °C y 120 rpm. Se esparcieron doscientos microlitros de un inóculo de 1 × 106 UFC/ml sobre placas de agar sangre con un hisopo de algodón. Los segmentos del catéter se insertaron verticalmente en las placas de agar sangre, que luego se incubaron a 37 °C durante 24 h. Al día siguiente, los segmentos del catéter se transfirieron a placas de agar sangre recién inoculadas y este paso se repitió durante 10 días. Cada día se midieron en mm las zonas resultantes de inhibición del crecimiento (incluido el diámetro del catéter).

En segundo lugar, se colocaron segmentos de catéter de 1 cm en tubos que contenían suspensiones de cada una de las 4 cepas bacterianas (aprox. 5 × 106 UFC/ml) en 1 ml de TSB. Los segmentos del catéter se incubaron en las suspensiones bacterianas a 37 °C y 120 rpm durante 24 h. Después de la incubación, se cuantificaron 2 medidas de crecimiento bacteriano: (1) crecimiento bacteriano planctónico en el medio; y (2) formación de biopelículas en las superficies del catéter.

Para evaluar la actividad antibacteriana, las células planctónicas en el medio se enumeraron mediante cultivo cuantitativo, realizado de la siguiente manera: se tomaron alícuotas de las suspensiones, se diluyeron en serie diez veces y las diluciones y suspensiones sin diluir se sembraron en placas de agar tríptico de soja (TSA); estas placas se incubaron a 37 °C durante 24 h y se determinaron las UFC. De manera similar, la formación de biopelículas se midió cuantitativamente enumerando las células viables adheridas a la superficie. En resumen, se retiraron los segmentos del catéter del medio y se enjuagaron 3 veces en PBS para eliminar las células planctónicas. Inmediatamente después, los segmentos del catéter se transfirieron a 1 ml de PBS, se agitaron durante 30 segundos y se sonicaron durante 15 minutos utilizando un baño ultrasónico (Branson CPX2800-E, 40 kHz) para separar y dispersar las células de biopelícula adherentes. Este procedimiento no afecta la viabilidad de las bacterias. Las bacterias recuperadas de los segmentos del catéter se cultivaron cuantitativamente. Para cada experimento, se analizaron por triplicado para cada muestra (segmentos de catéter cargados y no cargados con NIC).

Finalmente, se realizó microscopía electrónica de barrido (SEM) para visualizar los cambios morfológicos de las células bacterianas MSSA adheridas a segmentos de catéter cargados y no cargados de NIC. Como se describió anteriormente en esta sección, las suspensiones bacterianas se incubaron con segmentos de catéter cargados y no cargados con NIC hasta los pasos de lavado con PBS. Antes de las imágenes SEM, las muestras se fijaron en una solución de paraformaldehído al 4% (v/v) suplementada con glutaraldehído al 1% (v/v) (Merck, EE. UU.) durante la noche a temperatura ambiente. Las muestras se enjuagaron dos veces con agua desmineralizada durante 10 minutos y se deshidrataron en una serie graduada de concentraciones de etanol del 50 al 100% de etanol. Para reducir la tensión superficial de la muestra, las muestras se sumergieron en hexametildisilano (Polysciences Inc., EE. UU.) durante la noche y se secaron al aire. Antes de obtener imágenes, las muestras se montaron en trozos de SEM de aluminio y se recubrieron con una capa de platino-paladio de 4 nm utilizando un recubridor por pulverización catódica Leica EM ACE600 (Microsystems, Alemania). Las imágenes se adquirieron a 8 kV utilizando un SEM Zeiss Sigma 300 (Zeiss, Alemania) en el Centro de Microscopía Electrónica de Ámsterdam (ECMA; Amsterdam UMC, Ámsterdam, Países Bajos). De cada tubo, se inspeccionaron y fotografiaron entre 6 y 8 campos con aumentos de 100 × y 500 ×. Los segmentos de catéter cargados con un 10 % de NIC no se incluyeron en los resultados ya que el material se degradó parcialmente mediante el procedimiento de fijación para la visualización SEM.

La eficacia de los catéteres cargados con NIC para prevenir infecciones se evaluó in vivo utilizando un modelo BAI murino. Como S. aureus es uno de los patógenos más frecuentes en las infecciones relacionadas con dispositivos médicos5,6, se utilizaron las cepas MSSA y MRSA para la evaluación in vivo de los catéteres cargados con NIC.

Todos los experimentos con animales se llevaron a cabo de acuerdo con la directiva europea 2010/63/UE que regula el bienestar y la protección de los animales, reconocida por el Decreto Legislativo italiano n.º 26/2014, la política de la empresa sobre el cuidado y uso de animales de laboratorio, y las pautas de ARRIVE. Todos los estudios fueron revisados ​​y acordados por el Comité Aptuit de Ética y Investigación Animal (Organismo de Bienestar Animal) y aprobados por el Ministerio de Salud italiano (autorización n. 51/2014-PR). Se alojaron ratones macho CD-1 (Charles River, Italia), que pesaban entre 18 y 20 g, en jaulas de plástico de fondo sólido con cama de aserrín a una temperatura de 20 a 22 °C, un rango de humedad relativa de 45 a 65% y Iluminación de 06:00 a 18:00 h aproximadamente todos los días. Los ratones fueron alimentados con una dieta de mantenimiento estándar (A. Rieper SpA, Italia) y el agua potable se filtró del suministro doméstico normal. El régimen dietético fue ad libitum. Se implementó un período de aclimatación de 5 días antes de cualquier procedimiento experimental. Los animales fueron monitoreados durante todo el período de los estudios y se registraron los signos clínicos.

Brevemente, los ratones se anestesiaron usando isoflurano inhalado al 2,5% y se afeitó la espalda de los ratones usando una afeitadora eléctrica y se limpió usando una solución acuosa de cloruro de benzalconio al 0,175% (v/v). Se realizaron dos pequeñas incisiones en ambos flancos de los ratones y se crearon dos bolsas subcutáneas usando fórceps, se insertó un segmento de catéter de 1 cm en cada bolsillo y las incisiones se cerraron usando grapas quirúrgicas (sistema de cierre de heridas Autoclip, Clay Adams, EE. UU.) bajo condiciones esteriles. Cada ratón recibió dos segmentos de catéter con la misma concentración de NIC, catéteres sin carga, 2 o 5% (p/p) de NIC cargados (n = 7 ratones por grupo, por lo que n = 14 segmentos de catéter por grupo). Se agregaron tres ratones adicionales a cada grupo experimental y se dedicaron al análisis histológico el día 3 posterior a la infección; de manera similar, en el mismo momento, también se agregó un grupo compuesto por ratones a los que se les implantaron catéteres de TPU en ausencia de infección para comparar en el análisis histológico. análisis (Figura 2).

Evaluación de la eficacia in vivo de catéteres de TPU sin carga, cargados con NIC al 2 y al 5% (p/p), utilizando un modelo BAI murino. Se implantaron subcutáneamente dos segmentos de catéter de 1 cm en los ratones y se inyectó intraluminalmente en cada catéter una exposición bacteriana (106 UFC en 100 µl) de MSSA o MRSA. Se recogieron sangre, segmentos de catéter y tejido circundante de ratones sacrificados los días 1, 3, 7 y 14 después de la exposición. Se cuantificó la colonización bacteriana del catéter y el tejido circundante, y la concentración de NIC en plasma y en el tejido que rodea el catéter.

Inmediatamente después de la implantación del catéter, se inyectaron intraluminalmente 100 μl que contenían 106 UFC de MSSA o MRSA en los segmentos del catéter (Fig. 2).

Los animales se anestesiaron con isoflurano inhalado (2,5%) y la sangre se recogió mediante punción cardíaca terminal 1, 3, 7 o 14 días después de la infección. Se recogieron sangre, segmentos de catéter y el respectivo tejido circundante. Las biopsias se recuperaron asépticamente utilizando un punzón de biopsia de 12 mm de diámetro y, en consecuencia, se procesaron para determinar la carga bacteriana: los segmentos del catéter se separaron del tejido circundante y se enjuagaron 3 veces en solución salina al 0,9 % para eliminar las bacterias no adherentes. A continuación, los segmentos del catéter se transfirieron a tubos que contenían 1 ml de PBS estéril, se agitaron durante 30 segundos y se sonicaron durante 15 minutos utilizando un baño ultrasónico (Branson CPX2800-E, 40 kHz) para separar y dispersar las células de biopelícula de las superficies del catéter. Luego se cultivaron cuantitativamente las bacterias recuperadas de los catéteres. El tejido circundante se homogeneizó en 1 ml de PBS utilizando un dispositivo homogeneizador de tejido Precelys (Bertin Technologies, Francia). Se cultivaron cuantitativamente homogeneizados de tejido para enumerar las células bacterianas viables que residen en el tejido. En caso de crecimiento bacteriano el día 14 después de la infección en el experimento con MRSA, se recuperaron colonias de S. aureus de todos los grupos experimentales y se determinó la CIM para NIC para todas las colonias individuales recuperadas siguiendo las pautas del CLSI36,37.

Para el análisis histopatológico, se recuperaron biopsias de ratones dedicados a histología el día 3 después de la infección y se conservaron en formalina tamponada neutra al 10%. Después de la fijación, las muestras se incluyeron en parafina, se seccionaron con un espesor nominal de 3 a 5 µm y se tiñeron con hematoxilina-eosina para análisis histológico.

El perfil de liberación de NIC in vivo en animales que portaban catéteres cargados con NIC se determinó en plasma y en el tejido que rodea los segmentos del catéter recolectados los días 1, 3, 7 y 14 después de la infección. El primer plasma se recogió de la siguiente manera: se colocó 1 ml de sangre en tubos de recogida K3-EDTA (Greiner Bio-One, EE. UU.) y se centrifugó a 3000 RCF, 4 °C durante 10 minutos. Luego se recuperaron cincuenta microlitros de plasma que contenía sobrenadante y se mezclaron con 150 µl de HEPES 0,1 N y se almacenaron a -20 °C hasta el análisis.

En segundo lugar, el tejido circundante del catéter se procesó como se describió anteriormente y los homogeneizados de tejido resultantes se homogeneizaron aún más mediante digestión enzimática: 1 ml de una solución de colagenasa tipo 1 (8 mg/ml en PBS) y se incubaron durante 3 h a 37 °C con agitación. Los homogeneizados de tejido digeridos se mantuvieron a -20 °C hasta el análisis. Antes del procedimiento analítico, las muestras de plasma y homogeneizado de tejido se desproteinizaron con 2 volúmenes de acetonitrilo que contenía diclofenaco (200 ng/ml) como estándar interno, se agitaron y luego se centrifugaron a 3000 RPM durante 10 minutos. Después de la centrifugación, los sobrenadantes se diluyeron (160 µl de agua ultrapura + 200 µl de sobrenadante) utilizando un manipulador de líquidos pequeño Hamilton Microlab STARlet (Hamilton Company, Suiza). Los niveles de NIC en los sobrenadantes se determinaron analizando 2 μL de los sobrenadantes usando un sistema de cromatografía líquida de ultra alto rendimiento Waters (UPLC; Milford, EE. UU.) junto con un API400 (Applied Biosystems/MDS Sciex, EE. UU.) en modo de espectrometría de masas en tándem (LC– EM/EM). La separación cromatográfica se realizó utilizando una columna analítica Waters Acquity UPLC BEH C18 30 × 2,1 mm, 1,7 µm. La Fase Móvil A consistía en ácido fórmico al 0,1% (v/v) en agua; la fase móvil B era ácido fórmico al 0,1% (v/v) en acetonitrilo.

Los datos cuantitativos se expresaron como promedio ± desviación estándar, indicando el número de muestras en cada experimento. El análisis estadístico de todos los experimentos de caracterización in vitro e in vivo se realizó mediante un análisis de varianza unidireccional (ANOVA) con la prueba de comparación de Dunnett para evaluar las diferencias post-hoc entre los grupos de prueba con respecto al grupo control. Alfa se fijó en 0,05 para todos los análisis. El análisis estadístico y la representación de datos se realizaron utilizando GraphPad Prism versión 8.00 (GraphPad Software, San Diego, CA, EE. UU.; https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/). *Indica un valor de p de 0,01 a 0,05, **indica un valor de p de 0,001 a 0,01, ***valor de p de 0,0001 a 0,001, ****indica un valor de p < 0,0001.

Las películas de TPU cargadas y no cargadas con NIC se produjeron con éxito. Las películas de TPU sin carga eran transparentes mientras que las cargadas con NIC eran amarillentas y opacas. El TPU es altamente soluble en cloroformo21. El nivel de coloración y opacidad aumentó al aumentar el contenido de NIC. Sin embargo, la distribución del NIC fue homogénea ya que no se observaron aglomerados en las películas.

La tensión al 100% de deformación se utilizó para evaluar las propiedades mecánicas de las fibras producidas y si la adición de NIC afectó las propiedades mecánicas del TPU. Las fibras extruidas de la boquilla de 0,8 mm tenían un diámetro de 0,91 ± 0,08 mm. No hubo diferencias significativas entre las fibras y los tubos cargados y no cargados con NIC en términos de dimensiones de diámetro. Las curvas de tensión-deformación generadas para TPU y muestras cargadas con fármaco se muestran en la Fig. 1 complementaria. La tensión al 100% de deformación fue de 11,1 ± 0,3, 10,7 ± 0,5, 11,4 ± 0,5 y 9,9 ± 0,4 MPa para las muestras sin carga y 2 , 5 y 10% (p/p) de fibras de TPU cargadas con NIC, respectivamente (Fig. 3A). Sólo las fibras cargadas con 10% (p/p) de NIC mostraron una disminución leve pero significativa en la tensión (p = 0,0012) en comparación con las fibras de TPU no cargadas, lo que puede afectar las propiedades mecánicas de los catéteres extruidos.

(A) Tensión al 100% de tensión para fibras de TPU cargadas con NIC y TPU producidas (n = 5), (B) Diámetro interior y exterior de los tubos de TPU producidos (n = 6), (C) Mediciones del ángulo de contacto con el agua de los catéteres de TPU producidos (n=10). (D) Porcentaje de pérdida de peso versus temperatura y (E) Derivada del porcentaje de pérdida de peso versus temperatura en fibras de TPU producidas. * Indica un valor p de 0,01 a 0,05.

Los catéteres producidos tenían un diámetro exterior e interior promedio de 1,24 ± 0,62 mm y 0,62 ± 0,01 mm, respectivamente, sin diferencias entre los diferentes tipos de catéteres (Fig. 3B). Los resultados de las mediciones del ángulo de contacto con el agua de catéteres de TPU sin carga y con NIC se muestran en la Fig. 3C. Todos los catéteres eran hidrófobos (es decir, ángulo de contacto superior a 90°)38, con un ángulo de contacto de 106,5 ± 1,9°, 106,8 ± 1,5°, 116,3 ± 5,0° y 118,4 ± 2,5° para los catéteres sin carga, 2, 5 y 10%. Catéteres de TPU cargados con NIC, respectivamente. La hidrofobicidad de los catéteres cargados con NIC aumentó con una mayor carga de NIC, lo cual es de esperar ya que la NIC se considera una molécula hidrofóbica39. Sin embargo, sólo los catéteres cargados con NIC al 5 y 10% (p/p) (p < 0,0001) mostraron un aumento significativo en el ángulo de contacto en comparación con los catéteres sin carga.

El análisis termogravimétrico (Fig. 3D, E) mostró el comportamiento de degradación térmica para los segmentos de catéter de TPU con polvo de NIC, sin carga y con NIC. NIC y TPU tuvieron una temperatura de inicio de degradación (Tonset) de 260 °C y 295 °C, respectivamente. Las mediciones de los catéteres cargados con NIC mostraron que el Tonset para TPU cargado con NIC fue ligeramente mayor que el de los catéteres sin carga. Las toneladas para TPU cargado con 2, 5 y 10% de NIC fueron 315 °C, 313 °C y 311 °C, respectivamente. Dicho aumento en Tonset también se informó cuando el TPU se cargó con ciprofloxacina29 o clorhidrato de tetraciclina40, lo que indica que, al igual que la NIC, la presencia de estos compuestos mejoró la estabilidad térmica del polímero.

El análisis FTIR para el polvo de NIC sin tratar y el NIC calentado a 180 °C no reveló cambios importantes en los espectros debido al calentamiento (Figura 2 complementaria). Los espectros FTIR de polvo de NIC, TPU sin carga y cargado con NIC se muestran en la Fig. 4A. El espectro NIC mostró bandas características en 3576,34 cm-1, 3088,44 cm-1 y 1679,69 cm-1 correspondientes a los grupos –OH, –NH y C=O, respectivamente (Fig. 4B)41. Los tubos de TPU sin carga exhibieron una distribución típica de bandas de absorción para este tipo de material42. La banda vibratoria a 3330 cm-1 corresponde a vibraciones de estiramiento del NH. Los picos en el rango de 3000 a 2800 cm-1 se relacionan con vibraciones de estiramiento simétricas y asimétricas de CH42. El doble pico en la región de 1680 a 1740 cm-1 (vibraciones de estiramiento C=O), las bandas por encima de 1500 cm-1 (probablemente vibraciones de flexión N-H y vibraciones de estiramiento C-N) y las bandas fuertes en la región de 1300 a 1000 cm −1 (vibraciones de estiramiento O – C – O asimétricas y simétricas) están asociadas con los enlaces de grupos uretano42. El espectro FTIR de los tubos de TPU cargados con NIC tiene picos característicos similares a los del espectro de los tubos de TPU no cargados (Fig. 4A). Además, también aparecieron nuevos picos específicos debido a la presencia de NIC en los espectros de las cargas con 5% y 10% (p/p) de NIC. Estos picos característicos de NIC son prácticamente invisibles en el espectro con el contenido de NIC más bajo. Probablemente fue causado por la baja intensidad de estas bandas y el hecho de que estaban superpuestas por los picos de TPU. Para el mayor contenido de NIC, la intensidad de un pico del grupo N-H unido a hidrógeno en la región amorfa de TPU (3320 cm-1) disminuyó significativamente y se observó la banda del grupo N-H libre sin formación de enlaces H. a 3450 cm−1 se hizo más fuerte. Probablemente las partículas de fármaco debilitaron la fuerza entre los grupos de enlaces H del TPU y obstaculizaron la formación de un nuevo enlace H; se observó un efecto similar para el compuesto procesado térmicamente de montmorillonita y poliamida43. Además, se observó la banda fuerte a 3535 cm-1, que puede asignarse a los grupos hidroxilo de NIC. En comparación con la droga pura, la intensidad de este pico aumentó, debido a la amorfización de la droga44.

(A) Espectros FTIR mostrados como la transmitancia (%) de NIC, catéteres de TPU cargados con NIC y no cargados (n = 3), (B) Estructura molecular de TPU y NIC utilizados en este estudio, (C) Polvo de rayos X patrón de difracción de catéteres de TPU no cargados y catéteres de TPU cargados con 2, 5 y 10% (p/p) de NIC y (D) NIC simple.

Los patrones XRD de los tubos de TPU no cargados y cargados con NIC y el polvo de NIC puro se muestran en la Fig. 4C, D. El polvo de NIC exhibió los picos característicos correspondientes a la forma cristalina de la molécula44. Por el contrario, el patrón XRD del TPU indicó su naturaleza amorfa45. Los tubos de TPU cargados con NIC mostraron un patrón XRD sin picos agudos de difracción de NIC, lo que sugiere una transformación de NIC cristalina a su forma amorfa; este cambio de fase también fue informado por Jara et al. cuando se extruye NIC en caliente con el polímero poli (1-vinilpirrolidona-co-acetato de vinilo) (PVP-VA) a 180 °C para la producción de formulaciones entéricas con mayor biodisponibilidad46.

El calentamiento de NIC a 180 °C no afectó la actividad antibacteriana del fármaco a juzgar por la MIC y MBC contra las cepas MSSA y MRSA (Tabla 1). Esto indica que la NIC es térmicamente estable a la temperatura de procesamiento y se espera que no pierda su actividad antimicrobiana durante la extrusión a 180 °C.

La cantidad estimada de NIC (μg) cargada por segmento de catéter de 1 cm fue de 258 ± 3, 573 ± 5 y 1110 ± 7 μg, para tubos cargados con 2, 5 y 10% de NIC, respectivamente. Todos los segmentos de catéter cargados con NIC mostraron una liberación inicial de NIC en las primeras 24 h, seguida de una liberación gradual y sostenida durante 27 días (Fig. 5A). En general, los catéteres cargados con NIC al 2, 5 y 10% mostraron una cinética de liberación de fármaco similar a lo largo del tiempo (Fig. 5A, B). Durante los primeros 10 días, aproximadamente el 70% del NIC se liberó de los segmentos del catéter cargados con el 10% de NIC, mientras que alrededor del 80% del fármaco se liberó de los segmentos del catéter cargados con el 2 y el 5% de NIC. Después de 20 días, los catéteres cargados con 10% de NIC liberaron el 80% del fármaco, mientras que se logró una liberación del 90% para los catéteres con 2 y 5% de NIC (Fig. 5A, B).

(A) Cantidad de NIC liberada (en µg) y (B) liberación acumulada (en % p/p de la carga de NIC original) a lo largo del tiempo hasta 27 días, diámetro ZOI (en mm) de (C) MSSA, (D) MRSA, (E) MSSE y (F) MRSE alrededor de segmentos de catéter cargados con NIC transferidos a placas nuevas cada día durante 10 días consecutivos (n = 3).

Todos los segmentos de catéter cargados con NIC al 2, 5 y 10% mostraron una zona detectable de inhibición (ZOI) del crecimiento bacteriano para MSSA, MRSA, MSSE y MRSE durante 10 días consecutivos (Fig. 5C-F). Como era de esperar, los segmentos de catéter sin carga no produjeron ninguna ZOI. Durante los primeros 5 días, los segmentos de catéter cargados con un 2% de NIC produjeron un ZOI de entre 4 y 8 mm dependiendo de la cepa bacteriana. En los días siguientes la ZOI se fue reduciendo paulatinamente alcanzando en algunas cepas un diámetro mínimo de 2 mm a los 10 días. Los segmentos de catéter cargados con 5% de NIC exhibieron una ZOI más grande, que oscilaba entre 8 y 12 mm durante los primeros 5 días. El último día de experimentación, la ZOI producida para todas las cepas probadas osciló entre 6 y 10 mm. En comparación con los catéteres con otro porcentaje de carga, los segmentos de catéter cargados con un 10 % de NIC mostraron las zonas de inhibición más grandes después de 10 días. Estos resultados mostraron que la NIC liberada por los catéteres exhibió actividad antimicrobiana in vitro con el tiempo.

La actividad antibacteriana in vitro de los catéteres cargados con NIC se evaluó utilizando cepas MSSA, MRSA, MSSE, MRSE (Fig. 6A-H).

Actividad in vitro de catéteres cargados con NIC contra la formación de biopelículas y el crecimiento planctónico en el medio circundante después de la inoculación con 5 × 106 UFC de diferentes cepas de S. aureus y S. epidermidis. Fila superior: crecimiento de biopelículas (24 h) en segmentos de catéteres y fila inferior: crecimiento bacteriano planctónico en medios circundantes (24 h) de (A,E) MSSA; (B,F) SARM; (C,G) MSSE y (D,H) MRSE. Cada grupo se analizó por triplicado y los datos se expresaron como LogCFU medio con DE. *Indica un valor de p de 0,01 a 0,05, **indica un valor de p de 0,001 a 0,01, ***valor de p de 0,0001 a 0,001, ****indica un valor de p < 0,0001, ns indica un valor no significativo valor p.

La formación de biopelículas se redujo significativamente en la superficie de todos los segmentos de catéter cargados con NIC, con reducciones superiores a 2 LogCFU para ambas cepas de S. aureus analizadas (Fig. 6A, B). El crecimiento planctónico alrededor de todos los catéteres cargados con NIC se redujo en comparación con el grupo sin carga (Fig. 6E, F). Sin embargo, se observaron reducciones similares en la carga bacteriana para todas las cargas de fármaco, lo que indica un posible efecto bacteriostático de la NIC liberada ya que los valores de LogCFU/catéter son similares a los del inóculo. La formación de biopelículas para ambas cepas de S. epidermidis en todos los segmentos de catéteres cargados con NIC se redujo significativamente (reducciones > 1,6 LogCFU) (Fig. 6C,D), mientras que el crecimiento bacteriano planctónico correspondiente solo se redujo en los segmentos de catéter cargados con NIC en 5 y 10. % (Figura 6G,H). La reducción de la carga bacteriana en los segmentos de catéter expuestos a MSSA se confirmó mediante visualización con SEM (Fig. 7A-C). En los segmentos de catéter no cargados, una gran cantidad de células bacterianas se adhirieron a la superficie intraluminal formando una estructura de biopelícula. Por el contrario, los segmentos de catéter cargados con 2 y 5% de NIC mostraron solo unas pocas bacterias adheridas a la superficie.

(A – C) Imágenes SEM representativas de la formación de biopelículas de MSSA durante 24 h en las superficies del catéter. Vistas de bajo aumento (fila superior, 100 ×) y de mayor aumento (fila inferior, 500 ×) de segmentos de catéter seccionados longitudinalmente que muestran colonización bacteriana intraluminal de TPU (A) y TPU cargado con 2 y 5 % de NIC (B, C).

Como el 10% de NIC puede afectar las propiedades mecánicas del TPU y para evitar posibles efectos tóxicos, se evaluó la eficacia in vivo de catéteres cargados con 2 y 5% de NIC en un modelo BAI contra la cepa MSSA (Fig. 8A, B). El día 1, se detectó una carga bacteriana significativamente menor en ambos catéteres cargados con NIC (4,29 y 3,40 LogCFU/catéter para cargas del 2 y 5%, respectivamente) con respecto a los segmentos de catéter sin carga (6,06 LogCFU/catéter) (p < 0,0001 ). Además, también se observó una reducción significativa de 1,24 LogCFU en los recuentos bacterianos en el tejido circundante de los segmentos cargados con NIC al 5 % (p < 0,01). Los días 3 y 7 después de la infección, la carga bacteriana de ambos catéteres cargados con NIC y en los respectivos tejidos circundantes se redujo progresivamente con el tiempo. Finalmente, el efecto máximo se observó después de 14 días cuando la carga bacteriana se redujo considerablemente (~ 5,7 Log UFC de reducción p < 0,0001) en ambos catéteres cargados con NIC, lo que estuvo en línea con una reducción bacteriana adicional de ~ 4,2 Log UFC (p < 0,0001) en el tejido circundante correspondiente (Fig. 8A, B).

Evaluación antibacteriana de catéteres de TPU cargados con 2 y 5% de NIC a los 1, 3, 7 y 14 días después de la implantación y la infección en el modelo BAI de ratón. Eficacia in vivo de catéteres cargados con NIC en la colonización por MSSA de (A) catéteres y (B) tejido pericatéter. Eficacia de los catéteres cargados con NIC en la colonización por MRSA del catéter (C) y del tejido pericatéter (D). (E) Análisis histológico de infecciones por biopelículas subcutáneas de MSSA en secciones de tejido pericatéter de animales implantados con catéteres no cargados y cargados con NIC (I) Infiltración de neutrófilos/macrófagos, (II) Deposición de fibrina. Para las observaciones histológicas iniciales se utilizaron ratones que portaban segmentos de catéter sin carga en ausencia de infección. Perfiles farmacocinéticos de NIC liberados por catéteres cargados con 2 y 5% de NIC durante 14 días. Concentración de NIC (F) en tejido pericatéter y (G) en plasma. *Indica un valor de p de 0,01 a 0,05, **indica un valor de p de 0,001 a 0,01, ***valor de p de 0,0001 a 0,001, ****indica un valor de p < 0,0001, ns indica un valor no significativo valor p.

En un experimento posterior, los ratones a los que se les implantaron segmentos de catéter cargados con 2 y 5% de NIC fueron expuestos a la cepa MRSA (Fig. 8C,D). El día 1 después de la infección, la carga bacteriana en los catéteres NIC de 2 y 5% (4,29 y 3,40 LogCFU/catéter; p < 0,001 y p < 0,0001, respectivamente) fue significativamente menor en comparación con los catéteres sin carga (6,06 LogCFU/catéter). Además, el recuento de bacterias en el tejido circundante de los catéteres de NIC al 5 % se redujo significativamente en un valor de 1,23 LogCFU (p < 0,01), como se observó de manera similar con la cepa MSSA. En los días siguientes, la carga bacteriana en ambos segmentos cargados de NIC y en el tejido circundante disminuyó gradualmente con el tiempo hasta el día 14 (Fig. 8C, D). Pocas colonias de los grupos de 2 y 5 % de NIC, aisladas el día 14, mostraron valores de MIC aumentados para NIC (2 colonias = MIC 1 µg/mL, 1 colonia = MIC 2 µg/mL y 1 colonia = MIC 8 µg/mL) . La CIM registrada para la cepa original se replicó para la mayoría de las colonias aisladas (es decir, 56 colonias con CIM de 0,25 µg/ml). Finalmente, no se observó ningún aumento en términos de valores de MIC de NIC en colonias aisladas de grupos de TPU no cargados.

La histología del tejido que rodea los catéteres se realizó en muestras de tejido de ratones infectados con MSSA y sacrificados el día 3 (Fig. 8E). En ratones a los que se les implantaron segmentos de catéter no cargados en ausencia de infección (grupo de control), la reacción de inflamación se caracterizó por una pequeña cantidad de neutrófilos y macrófagos, con una deposición mínima de fibrina restringida al tejido pericatéter. Además, no se observó necrosis en este grupo (Fig. 8E-1). Por otro lado, en biopsias de ratones con segmentos de catéter infectados no cargados, la inflamación se caracterizó por la presencia de abundantes neutrófilos y menos macrófagos que estaban incrustados en abundante edema y fibrina. Se observó una necrosis extensa alrededor de los segmentos del catéter, que se extendía de forma variable a los tejidos circundantes. Además, en este grupo se observó una necrosis cutánea por coagulación de espesor total (fig. 8E-2). Se observó formación de biopelícula bacteriana intralesional dentro de los restos necróticos que rodeaban el segmento del catéter. Además, en el tejido se registraron características como hiperplasia epidérmica, furunculosis y ulceración de la piel. Los animales con segmentos de catéter cargados con NIC mostraron cambios morfológicos similares a los presentes en los ratones infectados con catéteres sin carga, aunque la gravedad no fue tan marcada. Además, en las mismas biopsias observamos un número moderado de neutrófilos y macrófagos con moderado depósito de fibrina. Además, se encontró una cantidad mínima de restos necróticos en el tejido circundante y no se observaron agregados bacterianos, lo que concuerda con la disminución cuantitativa observada en la carga bacteriana en el tejido circundante.

La distribución de NIC in situ en el tejido circundante se muestra en la Fig. 8F. Se registró un nivel inicial de NIC de 407 ± 389 y 932 ng/g ± 922 de tejido en ratones portadores de segmentos de catéter con 2 y 5% de NIC, respectivamente. Después de 3 días, se registraron niveles de NIC de 781 ± 382 ng/g y 312 ± 206 ng/g (sin diferencias significativas entre ambos grupos) en el tejido circundante de los segmentos de catéter cargados con 2 y 5% de NIC, respectivamente. En los siguientes días experimentales, la concentración de NIC in situ disminuyó en el tejido circundante, alcanzando los valores más bajos de 65 ± 51 ng/g (NIC 2%) y 135 ± 62 ng/g (NIC 5%) el día 14. El nivel in vivo de NIC en plasma se muestra en la Fig. 8G. Después de 1 día, se midieron niveles plasmáticos de NIC de 20 y 47 ng/ml para catéteres con 2 y 5 % de NIC, respectivamente. En los momentos consecutivos, los niveles plasmáticos de NIC para ambas cargas de NIC disminuyeron gradualmente con el tiempo, alcanzando niveles en el límite de detección el día 14.

Los catéteres son dispositivos médicos esenciales que se utilizan principalmente para el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de muchas enfermedades y afecciones de salud1. Los catéteres se fabrican principalmente mediante el proceso HME en el que los polímeros de grado médico se introducen en una máquina de extrusión, luego se calientan hasta que se fundan y finalmente se extruyen a través de una boquilla47. Los catéteres antiinfecciosos se pueden producir cargando el ingrediente farmacéutico activo (API) dentro de la matriz polimérica del catéter. Esto se puede hacer durante los procesos HME; sin embargo, se debe tener en cuenta la estabilidad térmica del API cargado para evitar cualquier posible degradación48.

Desarrollamos un nuevo catéter liberador de NIC adaptando la metodología descrita previamente por Shaqour et al.29 para prevenir la neumonía asociada al ventilador. Utilizamos NIC, como fármaco antibacteriano reutilizado, para minimizar el posible desarrollo de resistencia a los antibióticos, que actualmente es un problema de salud mundial en aumento49. Además, la posible actividad antibacteriana de la NIC se ha probado contra bacterias resistentes a múltiples fármacos, como S. aureus y S. epidermidis resistentes a la meticilina, dos de los patógenos más destacados que se encuentran en infecciones relacionadas con dispositivos médicos13,14. Además, la NIC no sólo ha demostrado ser biológicamente activa en diferentes modelos preclínicos sino que tampoco es tóxica en ensayos clínicos15,21,50,51,52,53. El método utilizado para producir los catéteres es un equipo de producción de HME a pequeña escala. Este sistema se utiliza ampliamente a mayor escala para la producción en masa de catéteres convencionales utilizados en la práctica médica hoy en día. Creemos que el uso de un proceso industrial tan ampliamente utilizado facilitará el avance hacia la producción en masa de catéteres cargados con NIC.

Confirmamos que la NIC puede soportar temperaturas de procesamiento (hasta 180 °C) sin sufrir degradación46 ni cambios perjudiciales en su actividad antibacteriana in vitro. Además, la NIC tiene un perfil de seguridad bien estudiado, por lo que se ha probado para tratar diferentes indicaciones médicas utilizando modelos preclínicos24,52,54,55,56,57,58. Considerados en conjunto, estos resultados demuestran la idoneidad de NIC para fabricar dispositivos médicos antiinfecciosos utilizando no solo HME sino también diferentes procesos que involucran temperaturas de al menos hasta 180 °C, como las tecnologías de impresión 3D por extrusión fundida. Después de demostrar la idoneidad de NIC para aplicaciones HME, se fabricaron catéteres de TPU cargados con NIC con cargas de 2, 5 y 10 % de NIC (p/p). En general, la adición de NIC al 2 y al 5 % (p/p) no alteró las propiedades mecánicas de las fibras de TPU, que probablemente serían las mismas para los catéteres cargados con NIC. Las propiedades mecánicas del TPU generalmente están controladas por la relación entre el segmento duro y el segmento blando59. El grado de TPU utilizado en este estudio tiene un segmento blando y duro en una proporción de 3:1. Para superar el cambio en las propiedades mecánicas con una carga de NIC más alta, se pueden usar diferentes grados de TPU con diferentes proporciones. Sin embargo, en este caso se deberían realizar más pruebas para estudiar el perfil de liberación de la NIC de la matriz. La incorporación de NIC a la matriz polimérica de catéteres de TPU fue confirmada por la aparición de nuevos grupos funcionales en los espectros FTIR. Estos cambios en el TPU cargado con NIC probablemente se deban a modificaciones covalentes, mientras que el cambio de bandas espectrales característico del TPU o del NIC inmovilizado puede indicar una interacción no covalente60,61. Además, la NIC experimentó una transición de fase de forma cristalina a amorfa dentro de los catéteres cargados con NIC. Esta transición de fase del fármaco probablemente sea causada por el efecto combinado del moldeo con solvente y el proceso HME durante la producción del catéter46,62. La forma amorfa de NIC mejora la biodisponibilidad del fármaco, lo que a su vez es fundamental para una administración exitosa del fármaco dentro del huésped y para ejercer el efecto antibacteriano deseado62.

Los catéteres cargados con NIC presentaron una liberación constante del fármaco durante 27 días. En implantes similares cargados de fármaco, la liberación del fármaco está mediada principalmente por difusión pasiva, que gobierna cómo el fármaco migra hacia los medios externos63. En los sistemas de administración de fármacos gobernados por difusión, la cinética de liberación depende de la solubilidad del fármaco en el polímero, el coeficiente de difusión del fármaco, la carga del fármaco y la degradación del polímero64. De hecho, observamos que la cantidad total de NIC liberada a los medios dependía de la carga del fármaco.

Las propiedades antibacterianas in vitro de los segmentos de catéter cargados con NIC se demostraron mediante un ensayo de difusión en disco y la cuantificación de bacterias formadoras de biopelículas en las superficies del catéter y el crecimiento bacteriano planctónico en medios líquidos65. La NIC no solo evitó la formación de biopelículas, sino que la aparente liberación de NIC en el medio inhibió el crecimiento de las bacterias. Sin embargo, las concentraciones liberadas de NIC no mataron a las bacterias planctónicas, ya que su número no disminuyó significativamente en relación con el inóculo, lo que sugiere una actividad bacteriostática de la NIC liberada. Se ha descrito que la actividad antibacteriana de la NIC contra S. aureus y S. epidermidis depende de la concentración del fármaco13,14,18,66. Como la NIC es parcialmente soluble en soluciones acuosas como los caldos33, la solubilidad de la NIC liberada por los catéteres en TSB podría estar limitada en las condiciones experimentales. Además, la actividad bacteriostática de la NIC liberada entre las cepas bacterianas analizadas es similar, lo que podría indicar una exposición similar al fármaco entre las cepas analizadas. Por lo tanto, la NIC libre solubilizada en medios TSB probablemente no fue lo suficientemente alta como para ejercer un efecto bactericida sobre las células bacterianas planctónicas.

Con base en los estudios in vitro, a continuación investigamos si la actividad protectora de los catéteres cargados con NIC con 2 y 5 % de NIC se traduciría en eficacia in vivo utilizando un modelo BAI. En estudios anteriores, se ha demostrado que este modelo in vivo es útil para acelerar el desarrollo de nuevos antimicrobianos y dispositivos médicos antiinfecciosos para combatir las infecciones relacionadas con los dispositivos médicos67. En este modelo in vivo, los catéteres cargados con NIC mostraron una eficacia antibacteriana similar contra las cepas MSSA y MRSA durante al menos 14 días. La eficacia in vivo se reflejó en una colonización bacteriana significativamente reducida tanto de los segmentos del catéter como del tejido pericatéter.

A partir de los experimentos in vivo con MRSA, un número limitado de colonias recultivadas del tejido de ratones con 2% o 5% de segmentos de catéter cargados con NIC mostraron valores de MIC elevados. Como la indicación antibacteriana no está aprobada para NIC, no hay datos disponibles sobre los puntos de corte de la concentración de resistencia para la susceptibilidad clínica. Los cambios en la CMI de NIC podrían deberse a la aparición de resistencia o tolerancia y, en el caso de esto último, podrían evitarse administrando concentraciones de NIC terapéuticamente alcanzables en el sitio de la infección. Aparentemente, la CIM elevada no había dado lugar a la dominancia de este rasgo en las bacterias del tejido, ya que la mayoría de las colonias recuperadas tenían valores de CIM más bajos. Hasta donde sabemos, el desarrollo de resistencia de bacterias grampositivas a NIC no se ha informado hasta ahora, pero debe tenerse en cuenta como una posibilidad de exposición in vivo prolongada a concentraciones liberadas, que disminuyen con el tiempo. Por lo tanto, sugerimos encarecidamente realizar ensayos de susceptibilidad a NIC con bacterias recultivadas de modelos in vivo con NIC como agente antimicrobiano. Por otro lado, las bacterias Gram negativas poseen una resistencia inherente a la NIC, mediada por bombas de eflujo y nitrorreducción68. Curiosamente, se ha informado que la administración conjunta de NIC y colistina ejerció una eficacia antibacteriana sinérgica in vivo contra Pseudomonas aeruginosa resistente en un modelo de infección de absceso cutáneo, que es una infección difícil de tratar solo con antibióticos estándar68. Por lo tanto, el desarrollo de catéteres que contienen NIC y antibióticos sinérgicos tiene el potencial de disminuir la probabilidad de aparición de nueva tolerancia/resistencia a NIC al tiempo que aumenta la eficacia antibacteriana contra bacterias Gram positivas y Gram negativas.

La reducción de la colonización bacteriana en el tejido circundante también fue confirmada mediante análisis histológico, lo cual es relevante ya que el tejido pericatéter es un nicho que permite a las bacterias infectantes sobrevivir en infecciones relacionadas con dispositivos médicos69,70. Además, los catéteres cargados con NIC tienen el potencial de provocar una protección antiinfecciosa completa contra las bacterias provenientes de la piel o que emanan de centros contaminados5,71,72. Además, nuestros datos sugieren que la NIC se libera y retiene rápidamente en el tejido pericatéter, ya que la concentración tisular local fue varias veces mayor que en el plasma. Es importante destacar que se ha informado que estos niveles plasmáticos de NIC no ejercen toxicidad sistémica21,50,51. Los niveles más altos de NIC en el tejido indican que es probable que la NIC se difunda lentamente a través del tejido y hacia los vasos sanguíneos. A partir de cinéticas de liberación in vivo similares informadas, podemos plantear la hipótesis de que, una vez en la sangre, la NIC sufre una rápida eliminación sistémica que, de hecho, minimizará las concentraciones sistémicas de NIC73. Además, considerando la cantidad de NIC en las cargas de 2 y 5% por catéter de 1 cm, y el peso medio inicial de los ratones (~ 20 g) al comienzo de los experimentos, administramos aproximadamente a los ratones una dosis de NIC. de 12,5 mg/kg y 31,25 mg/kg por una carga de NIC del 2 y 5% respectivamente. Diferentes estudios preclínicos han reportado que dosis diarias de NIC subcutánea de 1 y 10 mg/kg y dosis de NIC intraperitoneal de 10, 20, 30 y 50 mg/kg no ejercieron ningún efecto tóxico en ratones después de varios días de tratamiento68,74,75, 76,77,78. Además, el valor de LD50 de toxicidad oral aguda para ratones es de 1500 mg/kg, mientras que el valor de LD50 subcutáneo es > 1000 mg/kg79. En su indicación antihelmíntica, la NIC se administra por vía oral a una dosis de 2000 mg/paciente y es bien tolerada por los pacientes humanos80. Además, la cantidad de NIC cargada en los catéteres se libera gradualmente en el tejido pericatéter, lo que modula la concentración real de NIC biodisponible con el tiempo y, por lo tanto, minimiza la exposición a posibles niveles tóxicos sistémicos de NIC.

Aunque el modelo BAI no imita completamente un cateterismo en ratones, este modelo ofrece información relevante y válida in vivo sobre la funcionalidad de los catéteres cargados con NIC para resistir la infección por S. aureus en posibles condiciones clínicas67. Además, nuestros resultados sugieren una posible aplicación clínica para los catéteres de TPU cargados con NIC, ya que NIC pudo combatir la infección por la cepa MRSA analizada, y se sabe que las cepas MRSA causan la mayoría de las infecciones estafilocócicas potencialmente mortales53,54. Además, el enfoque seguido en este trabajo de investigación podría aplicarse para desarrollar nuevos dispositivos médicos funcionalizados con NIC para prevenir o tratar infecciones estafilocócicas como las asociadas con heridas, válvulas cardíacas, catéteres urinarios, dispositivos intrauterinos, prótesis de voz, tubos endotraqueales, e implantes protésicos. En estudios futuros sería interesante utilizar combinaciones de NIC y otros agentes antibacterianos para generar catéteres antibacterianos de amplio espectro. En conclusión, este trabajo de investigación sirve como prueba de concepto del uso potencial de NIC para desarrollar dispositivos médicos utilizando tecnologías de fabricación de alta temperatura, para prevenir infecciones relacionadas con dispositivos médicos.

Los datos que respaldan los hallazgos del estudio se incluyen en este artículo publicado (y sus archivos de información complementaria) y están disponibles en el repositorio de Zenodo, https://doi.org/10.5281/zenodo.6128356.

French, P., Tanase, D. & Goosen, J. Sensores para aplicaciones de catéter. Actualización de sensores 13, 107–153 (2003).

Artículo de Google Scholar

O'grady, NP et al. Directrices para la prevención de infecciones relacionadas con catéteres intravasculares. Clínico. Infectar. Dis. 35, 1281-1307 (2002).

Artículo de Google Scholar

Dudeck, MA y cols. Informe de la Red Nacional de Seguridad Sanitaria (NHSN), resumen de datos de 2010, módulo asociado a dispositivos. Soy. J. Infectar. Control 39, 798 (2011).

Artículo PubMed Google Scholar

Lee, Y.-M. et al. Impacto clínico de la reinserción temprana de un catéter venoso central después de su extracción en pacientes con infecciones del torrente sanguíneo relacionadas con el catéter. Infectar. Hospital de Control. Epidemiol. 42, 162-168 (2021).

Artículo PubMed Google Scholar

O'Grady, NP y Kadri, SS Fallos del catéter venoso central: ni mucho menos cero. Crítico. Cuidado médico. 46, 2054 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Katneni, R. & Hedayati, SS Bacteriemia relacionada con catéter venoso central en pacientes en hemodiálisis crónica: epidemiología y tratamiento basado en evidencia. Nat. Clínico. Practica. Nefrol. 3, 256–266 (2007).

Artículo PubMed Google Scholar

Mah, T.-FC & O'Toole, GA Mecanismos de resistencia de biopelículas a agentes antimicrobianos. Tendencias Microbiol. 9, 34–39 (2001).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Arciola, CR, Campoccia, D. & Montanaro, L. Infecciones de implantes: adhesión, formación de biopelículas y evasión inmune. Nat. Rev. Microbiol. 16, 397 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Saint, S., Veenstra, DL & Lipsky, BA Las consecuencias clínicas y económicas de la infección nosocomial relacionada con el catéter venoso central: ¿Son útiles los catéteres antimicrobianos? Infectar. Hospital de Control. Epidemiol. 21, 375–380 (2000).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zander, ZK y Becker, ML Estrategias antimicrobianas y antiincrustantes para dispositivos médicos poliméricos (Publicaciones ACS, 2018).

Reservar Google Académico

Farha, MA y Brown, ED Reutilización de fármacos para el descubrimiento de antimicrobianos. Nat. Microbiol. 4, 565–577 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Organización WH. Lista Modelo de Medicamentos Esenciales de la Organización Mundial de la Salud: 21.ª Lista 2019 (Organización Mundial de la Salud, 2019).

Google Académico

Rajamuthiah, R. y col. Reutilización de medicamentos antihelmínticos de salicilanilida para combatir Staphylococcus aureus resistente a los medicamentos. MÁS UNO 10, e0124595 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Gwisai, T. y col. Reutilización de la niclosamida como un recubrimiento de superficie antimicrobiano versátil contra infecciones bacterianas adquiridas en hospitales asociadas a dispositivos. Biomédica. Madre. 12, 045010 (2017).

Artículo ADS PubMed PubMed Central Google Scholar

Brunaugh, AD y cols. Desarrollo y evaluación de partículas compuestas inhalables de niclosamida-lisozima: un tratamiento de amplio espectro adaptable al paciente para infecciones y secuelas por coronavirus. MÁS UNO 16, e0246803 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Xu, J. y col. Descubrimiento de la niclosamida y sus derivados unidos a O-alquilamino como potentes agentes antibacterianos contra aislados de enterobacterias productoras de carbapenemasas y/o resistentes a colistina. Bioorg. Medicina. Química. Letón. 29, 1399-1402 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Das, S., Dasgupta, A. y Chopra, S. Reutilización de fármacos: un nuevo frente en la guerra contra Staphylococcus aureus. Microbiol del futuro. 11, 1091-1099 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Torres, NS et al. Detección de una biblioteca comercial de pequeñas moléculas farmacológicamente activas contra biopelículas de Staphylococcus aureus. Antimicrobiano. Agentes Chemother. 60, 5663–5672 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhurina, M. et al. Niclosamida como un agente antibiofilm prometedor. Microbiología 86, 455–462 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

Gilbert-Girard, S., Savijoki, K., Yli-Kauhaluoma, J. & Fallarero, A. Optimización de una plataforma de detección basada en placas de 384 pocillos de alto rendimiento con biopelículas de Staphylococcus aureus ATCC 25923 y Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442. En t. J. Mol. Ciencia. 21, 3034 (2020).

Artículo CAS PubMed Central Google Scholar

Whitesell, JK The Merck Index, CD-ROM (Macintosh): una enciclopedia de productos químicos, fármacos y productos biológicos. (eds Budavari, S. et al.) (Merck & Co., Inc., Chapman & Hall, 1997) $250,00. ISBN 0-412-75940-3 (1998).

Chen, W., Mook, RA Jr., Premont, RT y Wang, J. Niclosamida: más allá de un fármaco antihelmíntico. Celúla. Señal. 41, 89–96 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Kadri, H., Lambourne, OA y Mehellou, Y. Niclosamida, un fármaco con muchos (re)propósitos. ChemMedChem 13, 1088–1091 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Tharmalingam, N., Port, J., Castillo, D. & Mylonakis, E. Reutilización del fármaco antihelmíntico niclosamida para combatir Helicobacter pylori. Ciencia. Rep. 8, 3701 (2018).

Artículo ADS PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Mohammad, H., AbdelKhalek, A., Abutaleb, NS y Seleem, MN Reutilización de la niclosamida para la descolonización intestinal de enterococos resistentes a la vancomicina. En t. J. Antimicrobios. Agentes 51, 897–904 (2018).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Domalaon, R., De Silva, PM, Kumar, A., Zhanel, GG y Schweizer, F. El fármaco antihelmíntico niclosamida tiene sinergia con la colistina y revierte la resistencia a la colistina en bacilos gramnegativos. Antimicrobiano. Agentes Chemother. 63, e02574-18 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Copp, JN y cols. La comprensión mecanicista permite el diseño racional de terapias combinadas con salicilanilida para infecciones por gramnegativos. MBio 11, e02068-20 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Verstraete, G. et al. Anillos intravaginales a base de poliuretano termoplástico para la profilaxis y el tratamiento de la vaginosis bacteriana (recurrente). En t. J. Farmacéutica. 529, 218–226 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Shaqour, B. y col. Combinación de fabricación aditiva con tecnologías de extrusión termofusible para validar un modelo de ratón con neumonía asociada a ventilador. Farmacéutica 13, 772 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Shaqour, B. y col. Diseño novedoso para una boquilla fabricada aditivamente para producir andamios tubulares mediante la fabricación de filamentos fundidos. Añadir. Fabricante. 49, 102467 (2021).

Google Académico

Schneider, CA, Rasband, WS & Eliceiri, KW NIH Image to ImageJ: 25 años de análisis de imágenes. Nat. Métodos 9, 671–675 (2012).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ISO IJISG, Suiza. 527–1: 2019 Plásticos-Determinación de propiedades de tracción-Parte 1: Principios generales. 1–26 (2019).

Kapale, SS y Chaudhari, HK Niclosamida y desafíos en modificaciones químicas: una revisión amplia sobre la mejora de la solubilidad. J. Química india. Soc. 98, 100262 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Pardhi, V. y col. Estudios de preparación, caracterización y citotoxicidad de sistemas mesoporosos de administración de fármacos cargados con niclosamida. En t. J. Farmacéutica. 528, 202–214 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Sabee MM, Awang M, Bustami Y, Hamid ZA. Susceptibilidad de microesferas de PLA cargadas con gentamicina contra Staphylococcus aureus y Escherichia coli mediante métodos de Kirby-Bauer y microdilución. En Actas de la Conferencia AIP). AIP Publishing LLC (2020).

Weinstein, MP Métodos para pruebas de susceptibilidad a antimicrobianos por dilución para bacterias que crecen aeróbicamente. M07 11ª ed. (Instituto de Normas Clínicas y de Laboratorio, 2018).

Google Académico

Mandel, S. y col. OMN6, un nuevo péptido diseñado mediante bioingeniería para el tratamiento de bacterias Gram negativas resistentes a múltiples fármacos. Ciencia. Rep. 11, 6603 (2021).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Ley, K.-Y. Definiciones de hidrofilicidad, hidrofobicidad y superhidrofobicidad: entender bien los conceptos básicos. J. Física. Química. Letón. 5, 686–688 (2014).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Naqvi, S., Mohiyuddin, S. y Gopinath, P. Nanocargas de quitosano biodegradables cargadas con niclosamida: un estudio in vitro para su posible aplicación en la terapia del cáncer. R. Soc. Ciencia abierta. 4, 170611 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Mathew, E. y col. Modelado por deposición fundida como herramienta eficaz para la fabricación de catéteres de diálisis antiinfecciosos. ACS Biomater. Ciencia. Ing. 5, 6300–6310 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Zaazaa, HE, Abdelrahman, MM, Ali, NW, Magdy, MA y Abdelkawy, M. Estudio cinético y mecanismo de degradación de la niclosamida. Espectroquimia. Acta Parte A Mol. Biomol. Espectrosc. 132, 655–662 (2014).

Artículo ADS CAS Google Scholar

Jiang, L. y col. Andamios híbridos de poliuretano termoplástico nanofibroso electrohilado/poli (sebacato de glicerol) para aplicaciones de ingeniería de tejidos de cuerdas vocales. Madre. Ciencia. Ing., C 94, 740–749 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Zhang, S. & Ma, J. Estudio sobre el comportamiento de los enlaces de hidrógeno insaturados de la poliamida 56 de origen biológico. E-Polymers 19, 23–31 (2019).

Artículo CAS Google Scholar

Sanphui, P., Kumar, SS y Nangia, A. Cocristales farmacéuticos de niclosamida. Cristal. Crecimiento Des. 12, 4588–4599 (2012).

Artículo CAS Google Scholar

Witzleben, ST, Walbrueck, K., Klein, SE y Schulze, M. Investigación de la dependencia de la temperatura de las propiedades morfológicas del poliuretano termoplástico mediante monitoreo WAXS y SAXS. (2015).

Jara, MO, Warnken, ZN y Williams, RO Dispersiones sólidas amorfas y la contribución de las nanopartículas a la disolución in vitro y las pruebas in vivo: la niclosamida como estudio de caso. Farmacéutica 13, 97 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cho, S., Lee, E., Jo, S., Kim, GM y Kim, W. Características de extrusión de tubos de paredes delgadas para catéteres que utilizan elastómero termoplástico. Polímeros 12, 1628 (2020).

Artículo CAS PubMed Central Google Scholar

Shaqour, B. y col. Producción de sistemas de administración de fármacos mediante fabricación de filamentos fusionados: una revisión sistemática. Farmacéutica 12, 517 (2020).

Artículo CAS PubMed Central Google Scholar

Organización WH. Resistencia a los antimicrobianos: Informe mundial sobre vigilancia (Organización Mundial de la Salud, 2014).

Google Académico

Chang, YW., Yeh, TK., Lin, KT., Chen, WC. y Yao, HT. Farmacocinética del agente anti-SARS-CoV niclosamida y sus análogos en ratas. J. Anal de drogas alimentarias. 14, (2006).

Barbosa, EJ, Löbenberg, R., de Araujo, GLB & Bou-Chacra, NA Reposicionamiento de niclosamida para el tratamiento del cáncer: desafíos y oportunidades de administración de fármacos basados ​​en nanopartículas. EUR. J. Farmacéutica. Biofarmacia. 141, 58–69 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Backer, V. et al. Un ensayo de fase 1 aleatorizado, doble ciego y controlado con placebo de niclosamida inhalada e intranasal: un candidato antiviral de amplio espectro para el tratamiento de COVID-19. Registro de lancetas. Salud-Eur. 4, 100084 (2021).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Parikh, M. y col. Ensayo de fase Ib de niclosamida reformulada con abiraterona/prednisona en hombres con cáncer de próstata resistente a la castración. Ciencia. Representante 11, 1–7 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Hamdoun, S., Jung, P. y Efferth, T. Reutilización de fármacos del antihelmíntico niclosamida para tratar la leucemia resistente a múltiples fármacos. Frente. Farmacéutico. 8, 110–110 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Zhang, JL y cols. Nueva vida para un fármaco antiguo: efectos in vitro e in vivo del fármaco antihelmíntico niclosamida contra la cepa Toxoplasma gondii RH. En t. J. Parasitol. Drogas Resistencia a las drogas. 9, 27-34 (2019).

Artículo PubMed Google Scholar

Brunaugh, AD y cols. Las partículas de niclosamida-lisozima inhaladas de amplio espectro y adaptables al paciente son eficaces contra los coronavirus en modelos de infección murina letal. BioRxiv (2020).

Jara, MO et al. Polvo para inhalación de niclosamida elaborado mediante congelación de película delgada: tolerabilidad y exposición a dosis múltiples en ratas y farmacocinética en hámsteres. En t. J. Farmacéutica. 603, 120701 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lin, C.-K. et al. Evaluación preclínica de un antihelmíntico nanoformulado, la niclosamida, en el cáncer de ovario. Oncotarget 7, 8993 (2016).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Nofar, M., Mohammadi, M. & Carreau, PJ Efecto del contenido de segmento duro de TPU sobre las propiedades reológicas y mecánicas de las mezclas de PLA/TPU. J. Aplica. Polimero. Ciencia. 137, 49387 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Kowalczuk, D. & Pitucha, M. Aplicación del método FTIR para la evaluación de la inmovilización de sustancias activas en la matriz de materiales biomédicos. Materiales 12, 2972 ​​(2019).

Artículo CAS PubMed Central Google Scholar

Kowalczuk, D. Caracterización FTIR del desarrollo de recubrimientos de catéteres antimicrobianos cargados con fluoroquinolonas. Recubrimientos 10, 818 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Baghel, S., Cathcart, H. & O'Reilly, NJ Dispersiones sólidas amorfas poliméricas: una revisión de la amorfización, cristalización, estabilización, caracterización del estado sólido y solubilización acuosa de fármacos de clase II del sistema de clasificación biofarmacéutica. J. Farmacéutica. Ciencia. 105, 2527–2544 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Stewart, SA, Domínguez-Robles, J., Donnelly, RF & Larrañeta, E. Dispositivos implantables de administración de fármacos poliméricos: clasificación, fabricación, materiales y aplicaciones clínicas. Polímeros 10, 1379 (2018).

Artículo PubMed Central CAS Google Scholar

Pillai, O. y Panchagnula, R. Polímeros en la administración de fármacos. actual. Opinión. Química. Biol. 5, 447–451 (2001).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Amin Yavari, S., Castenmiller, SM, van Strijp, JA & Croes, M. Lucha contra las infecciones de implantes: cambio de enfoque de las bacterias al huésped. Adv. Madre. 32, 2002962 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Lau, QY y cols. Una biblioteca de medicamentos de la FDA para detectar compuestos con bioactividad contra Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA). Antibióticos 4, 424–434 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Nowakowska, J., Landmann, R. & Khanna, N. Modelos de infección por cuerpo extraño para estudiar la respuesta huésped-patógeno y la tolerancia antimicrobiana de la biopelícula bacteriana. Antibióticos 3, 378–397 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar

Copp, JN y cols. La comprensión mecanicista permite el diseño racional de terapias combinadas con salicilanilida para infecciones por gramnegativos. MBio 11, e02068-02020 (2020).

Artículo de Google Scholar

Zaat, SAJ, Broekhuizen, CAN & Riool, M. El tejido huésped como nicho para la infección asociada a biomateriales. Microbiol del futuro. 5, 1149-1151 (2010).

Artículo PubMed Google Scholar

Zaat, SAJ Colonización de tejidos en infecciones asociadas a biomateriales. En Infección asociada a biomateriales (Springer, 2013).

Mermel, LA ¿Cuál es la fuente predominante de infecciones del catéter intravascular?. Clínico. Infectar. Dis. 52, 211–212 (2011).

Artículo PubMed Google Scholar

Casimero, C. et al. Minimizar la infección del torrente sanguíneo: desarrollo de nuevos materiales para catéteres intravasculares. Medicamentos 7, 49 (2020).

Artículo CAS PubMed Central Google Scholar

Zhang, D. y col. Asimetría de la concentración de fármacos en tejidos y plasma para modalidades terapéuticas relacionadas con moléculas pequeñas. Metab. de fármacos. Disposiciones. 47, 1122-1135 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Thatikonda, S., Pooladanda, V. y Godugu, C. Reutilización de un fármaco antiguo para un nuevo uso: niclosamida en la inflamación de la piel similar a la psoriasis. J. Celda. Fisiol. 235, 5270–5283 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Boyapally, R., Pulivendala, G., Bale, S. y Godugu, C. La niclosamida alivia la fibrosis pulmonar in vitro e in vivo mediante la atenuación de la transición epitelial a mesenquimatosa, las proteínas de la matriz y la señalización de Wnt/β-catenina: un fármaco estudio de reutilización. Ciencias de la vida. 220, 8-20 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Liang, L. y col. Efectos inhibidores de la niclosamida sobre la inflamación y la migración de sinoviocitos similares a fibroblastos de pacientes con artritis reumatoide. Inflamación. Res. 64, 225–233 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Londoño-Joshi, AI et al. Efecto de la niclosamida sobre los cánceres de mama de tipo basal. Mol. Cáncer. El r. 13, 800–811 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central CAS Google Scholar

Zhu, Y. et al. Reutilización del fármaco antihelmíntico niclosamida para tratar el melanoma y la metástasis pulmonar a través de la vía de señalización STAT3. Bioquímica. Farmacéutico. 169, 113610 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Hayes, WJ y Laws, Manual de toxicología de pesticidas de ER (1991).

Organización Mundial de la Salud. Especificaciones y evaluaciones de la OMS para pesticidas de salud pública: Niclosamida (2002).

Descargar referencias

Los autores desean agradecer al Prof. Christophe Vande Velde del grupo de investigación Inteligencia en Procesos, Catalizadores y Solventes Avanzados (iPRACS) de la Universidad de Amberes por permitir a los investigadores utilizar la máquina de análisis termogravimétrico en su laboratorio. Además, a Ana Criado y Rosella Defazio por su asistencia técnica en la experimentación histológica (Evotec, Verona, Italia); Chiara Pignaffo y Stefano Fontana (Evotec, Verona Italia) por su contribución en los experimentos de liberación in vivo. De igual forma, a Jhon Quintana y Giulio Giommarelli por su ayuda con la experimentación in vivo. Además, al Sr. Jean-Pierre Smet del departamento de Ciencia de Materiales por permitir a los investigadores utilizar la máquina de tracción en su laboratorio. También nos gustaría agradecer a Edwin Scholl y a la Dra. Nicole van der Wel (Centro de Microscopía Electrónica de Ámsterdam (EMCA), Amsterdam UMC) por su asistencia técnica en la recopilación de imágenes SEM. También nos gustaría agradecer al Dr. Bartłomiej Wysocki y Agnieszka Chmielewska por producir la boquilla coaxial que se utilizó para extruir los catéteres.

Esta investigación fue financiada por el proyecto de investigación PRINT-AID, el Programa Marco de Investigación e Innovación de la UE dentro de Horizonte 2020—Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks bajo el acuerdo de subvención No. 722467.

Estos autores contribuyeron igualmente: Jesús Augusto Vázquez-Rodríguez y Bahaa Shaqour.

Discovery Microbiology, Aptuit SRL, una empresa de Evotec, vía A. Fleming 4, 37135, Verona, Italia

Jesus Augusto Vazquez-Rodriguez, Vivian JA Costantini, Antonio Felici & Livia Ferrari

Departamento de Neurociencias, Biomedicina y Ciencias del Movimiento, Universidad de Verona, Verona, Italia

Jesus Augusto Vazquez-Rodriguez

Laboratorio de Microbiología, Parasitología e Higiene (LMPH), Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Biomédicas y Veterinarias, Universidad de Amberes, Universiteitsplein 1 S.7, 2610, Amberes, Bélgica

Shaqour oriental y Paul Cos

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica, Facultad de Ingeniería y Tecnología de la Información, Universidad Nacional An-Najah, PO Box 7, Nablus, Palestina

Bahaa Shaqour

Departamento de Microbiología Médica y Prevención de Infecciones, Instituto de Infección e Inmunidad de Ámsterdam, UMC de Ámsterdam, Universidad de Ámsterdam, 1105 AZ, Ámsterdam, Países Bajos

Clara Guarch-Pérez, Martijn Riool & Sebastian A. J. Zaat

Facultad de Ciencias e Ingeniería de Materiales, Universidad Tecnológica de Varsovia, Wołoska 141, 02-507, Varsovia, Polonia

Emilia Choińska y Wojciech Święszkowski

Voxdale BV, Bijkhoevelaan 32C, 2110, Wijnegem, Bélgica

Bart Verleije y Koen Beyers

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También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

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Conceptualización AV, BS, CG-P., AF, LF, MR, PC, SAJZ, BV, KB, VJAC y WS; investigación AV, BS, CG-P y EC; redacción: preparación del borrador original AV, BS y CG-P.; redacción: revisión y edición de AF, LF, VJAC, MR, PC, SAJZ, EC y PC; supervisión AF, LF, PC, MR, SAJZ, BV, KB, VJAC y WS; adquisición de financiación AF, LF, BV, KB, PC, SAJZ, WS y PC Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.

Correspondencia a Jesus Augusto Vazquez-Rodriguez.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Vázquez-Rodríguez, JA, Shaqour, B., Guarch-Pérez, C. et al. Un catéter extruido termofusible que libera niclosamida previene la infección asociada a biomateriales experimentales por Staphylococcus aureus. Informe científico 12, 12329 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16107-4

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Recibido: 08 de febrero de 2022

Aceptado: 05 de julio de 2022

Publicado: 19 de julio de 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16107-4

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