Prevention and treatment of the orthopedic infections with injectable resorbable bone substitute gradually releasing pathogen-specific antimicrobial compounds
Project goals
Bone defects with significant bone loss, such as open fractures, alloplasty revisions, bone infections requiring debridement or bone resection due to bone tumor, are still a current clinical problem. Despite the high clinical and economic impact and despite significant advances in advanced materials research, the treatment of these injuries remains unsatisfactory. Bone defects affected by infection present a current therapeutic challenge for orthopaedic surgeons. In this project, we aim to develop a novel injectable resorbable bone substitute for the regeneration of bone defects and gradually releaseing pathogen-specific antimicrobial compounds for prevention or treatment of bone infection. Due to the overuse of antibiotics and the development of resistant bacteria, the project will focus on antibacterial enzymes effective against resistant forms of Staphyloccocus aureus and compare their effect with commonly used antibiotics. The injectable substitute will allow to accurately fill irregular bone defects, promote new bone formation and natural bone remodeling due to its osteoinductive properties, and prevent bone infection by adding antibacterial agents with controlled local release. The composite injectable paste will be prepared from a novel material based on calcium phosphate, biopolymer and a thermosensitive copolymer and, once cured in the body, will exhibit unique mechanical properties achieved by crystallization in the body environment. The bone fillers will be characterized in terms of their structural and mechanical properties, degradation and cytocompatibility using a set of in vitro and ex vivo tests. The osteointegrative and antibacterial properties of the bone substitutes will be validated in an established animal model of large bone defect and in a infected bone defect model.
Keywords
Injektovatelná kostní pastaLéčba kostní infekcePatogen specifické antibakteriální látkyInjectable bone pasteBone infection treatmentPathogen-specific antibacterial agents
Public support
Provider
Ministry of Health
Programme
—
Call for proposals
SMZ0202400001
Main participants
Fakultní nemocnice v Motole
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
NW24-05-00202
Alternative language
Project name in Czech
Prevence a léčba infekcí v ortopedii pomocí injektovatelné vstřebatelné kostní náhrady postupně uvolňující patogen specifické antimikrobiální látky
Annotation in Czech
Kostní defekty s významnou ztrátou kostní hmoty, jako jsou otevřené zlomeniny, revize aloplastik, infekce kostí vyžadující debridement či resekce kostní hmoty z důvodu výskytu kostního tumoru, představují stále aktuální klinický problém. Navzdory vysokým klinickým a ekonomickým dopadům a navzdory významnému pokroku v pokročilém materiálovém výzkumu zůstává léčba těchto poranění neuspokojivá. Defekty kostí zasažené kostním infektem představují pro ortopedy aktuální terapeutickou výzvu. V tomto projektu máme za cíl vyvinout novou injektovatelnou resorbovatelnou náhradu kosti pro regeneraci kostních defektů s postupným uvolňováním patogen specifické antimikrobiální látky pro prevenci i léčbu kostních infektů. Díky nadužívání antibiotik a rozvoji rezistetních bakterií se v projektu zaměříme na antibakteriální enzymy účinné vůči rezistením formám Staphyloccocus aureus a porovnáme jejich účinek s běžně užívanými antibiotiky Injektovatelná náhrada umožní přesně vyplnit nepravidelné kostní defekty, pro své osteoinduktivní vlastnosti podpoří tvorbu nové kostní hmoty a její přirozenou remodelaci, a zabrání rozvoji infekce kosti pomocí antimikrobiálních látek s řízeným lokálním uvolňováním. Kompozitní injektovatelná pasta bude připravena z nového materiálu na bázi fosforečnanu vápenatého, biopolymeru a termocitlivého kopolymeru a po vytvrzení v organismu bude vykazovat unikátní mechanické vlastnosti dosažené pomocí krystalizace v tělním prostředí. Antibakteriální kostní výplně budou charakterizovány pro své strukturní, mechanické, degradační a cytotokompatibilní vlastnosti pomocí souboru in vitro a ex vivo testů. Osteointegrační a antibakteriální vlastnosti kostních náhrad budou ověřeny na zavedeném zvířecím modelu velkého kostního defektu a na modelu infikovaného kostního defektu.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
May 1, 2024
Realization period - end
Dec 31, 2027
Project status
B - Running multi-year project
Latest support payment
Apr 12, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-MZ0-NW-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
14,880 thou. CZK
Public financial support
14,880 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
14 880 CZK thou.
Public support
14 880 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Health
OECD FORD
Biomaterials (as related to medical implants, devices, sensors)
Solution period
01. 05. 2024 - 31. 12. 2027