Los campos magnéticos limpian las bacterias de las articulaciones artificiales

Los campos magnéticos limpian las bacterias de las articulaciones artificialesLas infecciones articulares periprotésicas son una complicación devastadora y una importante carga financiera para el sistema de salud. LEER ARTICULO ORIGINAL

Una breve exposición a un campo magnético alternativo podría algún día reemplazar varias cirugías y semanas de antibióticos intravenosos como tratamiento para las infecciones obstinadas en las articulaciones artificiales, sugiere una nueva investigación.

Investigadores del UT Southwestern Medical Center han demostrado que los campos magnéticos alternos de alta frecuencia -el mismo principio utilizado en las cocinas de inducción- pueden ser utilizados para destruir bacterias que están encerradas en un “biofilm” viscoso que crece en una superficie metálica. El biofilm es una colección de microorganismos que se adhieren entre sí, así como a varias superficies. Este agregado de organismos y otras sustancias que los rodean hace que sea difícil para los fármacos y las células inmunitarias llegar a las bacterias.

La tecnología desarrollada por el Dr. Rajiv Chopra y el Dr. David Greenberg utiliza este método para calentar la superficie de las articulaciones metálicas protésicas y destruir las biopelículas bacterianas. Su trabajo aparece en Scientific Reports.

Cuando un metal está en presencia de campos magnéticos alternos (AMFs), las corrientes eléctricas se producen en el metal, que generan calor. Si la dirección de los campos magnéticos se conmuta rápidamente hacia adelante y hacia atrás (es decir, de alta frecuencia), entonces las corrientes eléctricas sólo fluyen a lo largo del borde exterior del metal, que es donde está el biofilm.

“Esa fue la bombilla en la conversación”, dijo el Dr. Chopra, Profesor Asociado de Radiología y con el Centro de Investigación de Imágenes Avanzadas. “Usted tiene un patógeno que no puede ser tratado con medicamentos convencionales. Usted tiene un efecto físico -calefacción en la superficie de un metal- que a menudo es una complicación para las tecnologías de imagen como la resonancia magnética. Hemos tomado dos cosas que son problemas y, al juntarlas, hemos encontrado una solución “.

El Dr. Greenberg, Profesor Asociado de Medicina Interna y de Microbiología, dijo que las infecciones relacionadas con la biopelícula son una de las complicaciones más graves de reemplazos de rodilla y cadera, a menudo requiriendo múltiples cirugías. “Estábamos buscando mejores maneras de dirigir y tratar biofilms. Nuestra idea era poner una bobina alrededor de la articulación y ejecutar una corriente a través de ella para crear campos magnéticos alternos. El tejido humano no es conductivo, pero el metal es, por lo que sólo el implante se calentaría “.

Utilizando modelos de prótesis articulares, los investigadores mostraron que el calentamiento de la superficie metálica a través de los AMF destruyó el biofilm y mató las bacterias. Probaron varias especies de bacterias que crean biofilm en las articulaciones artificiales, y el proceso trabajó con cada tipo.

Otro hallazgo clave de su trabajo es que el tratamiento con AMF aumentó la eficacia del tratamiento antibiótico. “Piensa en el calor como una droga por un minuto”, dijo el Dr. Greenberg. “A veces en las enfermedades infecciosas queremos saber si dos fármacos son sinérgicos, es decir uno más uno es igual a cuatro, como es el caso de la FMA y los antibióticos. Eso es importante porque si los tratamientos son sinérgicos, puede utilizar concentraciones más bajas de cada uno, lo que tiene implicaciones para la seguridad, así como el costo “.

Las pruebas de seguridad del modelo de ratón indicaron que las dosis de AMF de alta potencia y de corta duración minimizan el daño de calor al tejido adyacente. Alta potencia alcanza una temperatura objetivo en la superficie del dispositivo metálico rápidamente, antes de que haya mucho tiempo para que el calor se acumule en los tejidos circundantes.

Cada año, más de 1 millón de reemplazos de rodilla y cadera se realizan en los Estados Unidos, y se espera que el número aumente dramáticamente durante la próxima década con tasas crecientes de obesidad y un envejecimiento de la población.

Mientras que las tasas de infección protésica conjunta son bajas, cuando ocurren son excepcionalmente difíciles de tratar. El tratamiento actual para una infección en una prótesis de rodilla implica la extracción de la articulación cubierta con biofilm, la colocación de un espaciador temporal, un curso de seis semanas de antibióticos intravenosos y luego una segunda cirugía de reemplazo de rodilla que es más compleja de realizar que la cirugía original .

Los pacientes no pueden participar en actividades normales durante meses.

“Las infecciones de las articulaciones periprotésicas son una complicación devastadora para los pacientes y representan una carga financiera significativa para nuestro sistema de salud”, dijo el cirujano ortopédico Dr. Kenneth Estrera, profesor asistente de UT Southwestern. “La investigación realizada por el Dr. Greenberg y el Dr. Chopra puede conducir a una solución al problema más difícil en la cirugía de artroplastia articular”.

El trabajo futuro incluye más pruebas con modelos animales de seguridad y efectividad.

Otros investigadores de UT Southwestern que contribuyeron a este proyecto son Sumbul Shaikh, asistente de investigación; Yonatan Chatzinoff, especialista en ingeniería biomédica; Dra. Imalka Munaweera, investigadora post-doctoral; Dr. Bingbing Cheng, investigador post-doctoral; Dr. Seth M. Daly, investigador post-doctoral; Dr. Yin Xi, Profesor Asistente de Radiología y del Departamento de Ciencias Clínicas; Chenchen Bing, asociado de investigación; Y el Dr. Dennis Burns, Profesor de Patología y titular de la Jane B. y Edwin P. Jenevein, M.D. Presidente en Patología.