注射可能および熱応答性ポリペプチドデポからの抗生物質の持続放出

生分解性ポリマー足場は、骨や二次性関節などの整形外科用途での局所感染部位に抗生物質を供給することに興味があります。この研究の目的は、シリンジ注入による薬物貯留を提供しながら、水溶液の薬物負荷を容易にして生分解性足場を開発することでした。エラスチン様ポリペプチド（ELPS）をこの用途に使用しました。これは、体温でin situデポ形成を受けるように熱的にトリガーされた繰り返しペンタペプチド配列のバイオポリマーです。ELPは、抗生物質、セファゾリン、およびバンコマイシンの負荷を有効にするために修正され、その後in vitroでの相転移が誘導されました。セファゾリンとバンコマイシン濃度をモニターし、放出された抗生物質の生物活性を監視し、ELPデポの長期放出を提供するELPデポの能力をテストしました。配合粘度のさらなる試験を実施して、注射可能な薬物担体として適合性をテストしました。結果は、ELPによる生物活性抗生物質の治療濃度の持続的な放出を示しており、セファゾリンでは約25時間、バンコマイシンで約500時間の薬物放出のための1次の時定数があります。これらの発見は、注射可能なin situ形成のELPデポが、抗生物質定式化全体で変化する効果を持つ抗生物質の持続的な放出を提供できることを示しています。ELPは、生体適合性、生分解性であり、既知の免疫応答がないことが知られているため、薬物送達に重要な利点があります。これらの利点は、整形外科用途での抗生物質薬物送達に現在使用されているキャリアよりも明確な利点を示唆しています。

Biodegradable polymeric scaffolds are of interest for delivering antibiotics to local sites of infection in orthopaedic applications, such as bone and diarthrodial joints. The objective of this study was to develop a biodegradable scaffold with ease of drug loading in aqueous solution, while providing for drug depot delivery via syringe injection. Elastin-like polypeptides (ELPs) were used for this application, biopolymers of repeating pentapeptide sequences that were thermally triggered to undergo in situ depot formation at body temperature. ELPs were modified to enable loading with the antibiotics, cefazolin, and vancomycin, followed by induction of the phase transition in vitro. Cefazolin and vancomycin concentrations were monitored, as well as bioactivity of the released antibiotics, to test an ability of the ELP depot to provide for prolonged release of bioactive drugs. Further tests of formulation viscosity were conducted to test suitability as an injectable drug carrier. Results demonstrate sustained release of therapeutic concentrations of bioactive antibiotics by the ELP, with first-order time constants for drug release of approximately 25 h for cefazolin and approximately 500 h for vancomycin. These findings illustrate that an injectable, in situ forming ELP depot can provide for sustained release of antibiotics with an effect that varies across antibiotic formulation. ELPs have important advantages for drug delivery, as they are known to be biocompatible, biodegradable, and elicit no known immune response. These benefits suggest distinct advantages over currently used carriers for antibiotic drug delivery in orthopedic applications.