Små implanterade 3-D-tryckta ställningar med antibiotika kan revolutionera hur läkare förebygger dödliga "superbug"-infektioner efter operation, räddar liv och långa sjukhusvistelser.

QUT Institute of Health and Biomedical Innovation biomedicinska ingenjören Dr. Phong Tran sa att införande av någon främmande kropp, oavsett om ett implantat eller en protes som en höftled, erkändes som en viktig bidragande faktor till infektioner av bakterien Staphylococcus aureus, känd som "gyllene staph" .

"Några av dessa bakterier har utvecklats till en "superbug" på grund av exponering för subterapeutiska nivåer av antibiotika, " sade Dr. Tran, från QUT ARC Industrial Transformational Training Center in Additive Biomanufacturing.

"Min forskning har hittat ett nytt sätt att använda antibiotika på en biologiskt nedbrytbar ställning som kan levereras in i kroppen på operationsplatsen av kirurgen som ett lovande sätt att förhindra gyllene staph-infektion och dess utveckling av resistens mot antibiotika.

"Detta kan göra det möjligt för kirurger att implantera färdiggjorda byggnadsställningar med antibiotika i operationssalen, som är anpassade för specifika patienter och kirurgiska scenarier."

Dr Tran sa att detta nya tillvägagångssätt kan användas för andra bakterier som E-coli och Pseudomonas aeruginosa som ofta finns i infekterade implantat, som nya höftleder, och proteser.

"När patienter har en infektion på ett implantatställe, kirurger gör ofta "revisionsoperationer" för att "rensa ut" infektionen, " han sa.

"Denna nya teknik kan göra det möjligt för dem att skräddarsy typen av antibiotika och doser för den specifika infektionen och leverera den direkt på infektionsplatsen, därför skulle det vara mycket effektivt."

"Ställningarna, för, skulle göras personlig för den specifika operationsplatsen och förfarandet."

Dr Tran sa att de nya 3D-ställningarna var tryckta med en biologiskt nedbrytbar, medicinsk kvalitet, FDA-godkänd polymer, och antibiotika tillsattes genom att helt enkelt blötlägga ställningarna i antibiotikalösningar.

"Dessa ställningar har både mikroporer och makroporer i dem, " han sa.

"De små mikroporerna håller antibiotikan i ställningen så att den långsamt kan släppas ut på infektionsplatsen.

"De större makroporerna är till för att stödja infiltrationen av kroppens vävnad in i ställningen för att hålla den på plats medan de livräddande antibiotika frigörs direkt till operationsstället.

"Vår laboratorieforskning, använder Cefazolin ett vanligt antibiotikum mot gyllene staph, har visat att dessa byggnadsställningar släpper aktiv antibiotika i fyra dagar och dödar bakterierna."

Dr. Tran sa att även om Staphylococci aureus och Staphylococcus epidermis var vanliga på patienternas hud så kunde de vara dödliga när de kom in i ett operationssår.

"Vad som händer är att dessa insekter bildar bakteriella biofilmer på ytan av implantatet som skyddar de nyligen inbäddade bakterierna från kroppens eget immunsystem, och systemiska antibiotika har endast mycket låg effektivitet mot dem, " han sa.

"Den nuvarande metoden för att förebygga dessa infektioner är intravenös antibiotika före och efter operationen eller införandet av antibiotikahaltiga pärlor under operationen.

"En annan traditionell metod är att blanda antibiotikapulver och polymerer eller keramik innan blandningen tillverkas till cement eller implantat som ska sättas in i kroppen.

"Problemet här är att många vanliga antibiotika har minskad aktivitet när de utsätts för förhöjd värme eller hårda lösningsmedel under denna tillverkningsprocess.

"Vår teknik löser alla dessa problem eftersom dessa antibiotika kommer att behålla sin fulla styrka när de dropplastas från sin lösning på redan tillverkade ställningar."

Dr. Tran sa att forskningen visade en lovande strategi för att öka patientsäkerheten och testas i mer komplexa fysiologiskt liknande tillstånd som 3D-konstruerad mänsklig vävnad som andra medlemmar av QUT ARC Transformational Training Center i Additive Biomanufacturing har utvecklat.

Forskningen publicerades i Materialvetenskap och teknik C .