Materialul avansat de grefă sintetică combate cancerul osos și previne infecțiile
Tumorile primare ale osului, cum ar fi osteosarcomul, au înregistrat rate de supraviețuire stagnante în ultimele patru decenii.
Îndepărtarea chirurgicală a tumorii este esențială, însă recidivele locale pot apărea atunci când tumorile sunt situate aproape de structuri vitale, ceea ce duce adesea la amputații. În plus, aceste intervenții sunt asociate cu pierderi semnificative de os și cu eșecul implanturilor din cauza infecțiilor.
O echipă internațională de cercetători, condusă de Royal Orthopaedic Hospital NHS Foundation Trust, Aston University și Brazilian Aeronautics Institute of Technology, a dezvoltat un material avansat de grefă sintetică. Prin incorporarea oxidului de galium în matricea tradițională „Bioglass 45S5”, au creat un material multifuncțional care eradică simultan celulele canceroase rămase, previne colonizarea bacteriană și regenerează țesutul osos lipsă.
„Materialul nostru biomaterial multifuncțional acționează ca un sistem localizat de livrare a medicamentelor, oferind o strategie terapeutică pentru a distruge selectiv celulele tumorale rămase acolo unde a avut loc intervenția chirurgicală, în timp ce furnizează ioni de calciu, fosfat și siliciu necesari pentru regenerarea osului sănătos”, explică Dr. Lucas Souza, investigator principal al studiului de la Royal Orthopaedic Hospital NHS Foundation Trust.
„Această dezvoltare ne conduce spre noi frontiere atât în terapii, cât și în profilaxie împotriva celor mai devastatoare complicații ale intervențiilor chirurgicale de salvare a membrelor, în special recidiva locală și infecția, care amenință membrele și compromit supraviețuirea pacientului”, completează Jonathan Stevenson, consultant ortoped oncolog la Royal Orthopaedic Hospital.
Prin secvențierea RNA de înaltă capacitate, echipa a descoperit un mecanism molecular extrem de selectiv. „Deoarece celulele canceroase osoase supraexprimă receptorii de transferrină pentru a-și susține creșterea rapidă, ele absorb de patru până la opt ori mai mult galium decât celulele sănătoase”, afirmă Souza. „Odată ajuns în celulele maligne, galium imită fierul, dar nu poate participa la reacțiile redox esențiale. Acest lucru cauzează o deficiență imediată de fier, provocând stres oxidativ copleșitor și o criză celulară catastrofală care forțează celulele canceroase să intre în căile de autodistrugere apoptotică și ferroptotică.”
În contrast, celulele osoase sănătoase gestionează cu ușurință stresul temporar prin mecanisme antioxidante naturale și se recuperează complet în câteva zile.
Peste proprietățile sale anticancerigene puternice, materialul ajută și la prevenirea infecțiilor la locul intervenției. „Formularea optimă de 5% sticlă de galium a inhibat complet creșterea patogenului agresiv, gram-negativ Pseudomonas aeruginosa”, menționează Stevenson. „Această acțiune terapeutică duală sigilează eficient locul operației de infecții letale dobândite în spital, în timp ce sticla se degradează pentru a face loc pentru un nou os.”
