Att ladda nanofibersuturer med vitamin D inducerar produktionen av en infektionsbekämpande peptid, visar ny forskning.

Upptäckten kan representera ett viktigt framsteg i förebyggandet av infektioner på operationsställen, en utmaning på flera miljarder dollar varje år bara i USA.

Ett samarbete som inkluderade Adrian Gombart från Linus Pauling Institute vid Oregon State University använde koaxial elektrospinning och rullning för att tillverka suturer som innehöll 25-hydroxivitamin D3 och pam3CSK4-peptiden.

En peptid är en förening som består av två eller flera aminosyror kopplade i en kedja; pam3CSK4s funktion är att aktivera en cells tollliknande receptor, vilket i sin tur utlöser immunsvar, där D-vitamin spelar en nyckelroll.

Forskningen visade att suturerna frigjorde 25D3 - samma form av vitaminet som mäts i blodet när en patients vitamin D-nivåer testas - på en varaktig basis under fyra veckor. Suturerna släppte pam3CSK4 via en initial burst följt av en fyra veckors förlängd frisättning.

"När den tollliknande receptorn aktiveras, du inducerar ett speciellt enzym att omvandla 25D3 till dess bioaktiva form, känd som 1, 25-dihydroxi vitamin D3, som aktiverar vitamin D-receptorn, " sade Gombart. "När aktiviteten ökar, som ökar uttrycket av vitamin D-receptormålgener, varav en producerar LL-37-peptiden, som dödar mikrober genom att störa deras membran.

"Tanken är, om du skulle ha en infektion, suturerna skulle aktivera de tollliknande receptorerna och börja öka produktionen av 1, 25D3 från 25D3 som frigörs från suturer - så att du får både lokal induktion och en ökning av produktionen av den antimikrobiella peptiden."

Studiens motsvarande författare, Jingwei Xie vid University of Nebraska Medical Center, noterar att de antiinfektiösa suturerna som för närvarande används innehåller triclosan, ett antibakteriellt och svampdödande medel som också finns i en mängd olika konsumentprodukter.

"Dock, den frekventa användningen har resulterat i bakteriell resistens, " sa Xie. "Triclosan visar också ett brett spektrum av hälsorisker inklusive endokrina störningar, nedsatt muskelfunktion, leverskador och utveckling av cancertumörer. Jämfört med de för närvarande tillgängliga produkterna och behandlingsalternativen, de anti-infektiösa suturerna vi utvecklar skulle kunna kringgå urvalet för multidrogresistens och andra hälsorelaterade brister. De nya suturerna är också mycket konfigurerbara och kan leverera en mängd olika bioaktiva föreningar för att minimera infektionsrisken, optimera läkning och minimera ärrbildning. Ingen av de för närvarande tillgängliga suturerna har denna funktionsnivå."

Gombart tillägger att D-vitaminet som levereras av suturerna också kan påverka ytterligare gener involverade i immunsvaret såväl som LL-37.

"Så en förening som vitamin D riktar sig inte bara mot bakterier via den antimikrobiella peptiden, men andra immunsvar kan också moduleras för att hjälpa till att bekämpa infektion, ", sa han. "Riktning på flera fronter hjälper till att minimera risken för motstånd."

University of Nebraska Medical Center, National Institutes of Health, och Otis Glebe Medical Research Foundation stödde denna forskning.

Fynden publicerades nyligen i Nanomedicin .