局所抗菌薬物送達マトリックスとしての末梢血血漿凝固

5〜300μg/mLの濃度で抗生物質（バンコマイシン、ゲンタマイシン、またはリネゾリド）を抗生物質（バンコマイシン、ゲンタマイシン、またはリネゾリド）を5〜300μg/mLの抗生物質（酢酸銀）3.3-129μg/mLの銀イオン（酢酸銀）のいずれかを負荷しました。凝固マトリックスからの抗生物質または銀の放出は、逆相の高速液体クロマトグラフィー（RP-HPLC）または原子吸光分光法（AAS）を使用して、血漿凝固の繰り返し浸漬後に分析されました。抗菌活性は、黄色ブドウ球菌に対してテストされました。組織細胞の互換性は、ヒト間葉系幹細胞（HMSC）を使用して分析されました。血栓のフィブリン繊維の厚さは、走査型電子顕微鏡で分析されました。リネゾリドとバンコマイシンの添加はフィブリン繊維の厚さを有意に変化させませんでしたが、ゲンタマイシンと銀イオンは繊維の厚さの増加をもたらしました。すべての抗生物質は、1時間以内に血漿塊からの濃度依存性バースト様放出を示した後、溶出中に一般的な減衰が続きました。バンコマイシンとゲンタマイシン、または銀の放出は最大7日間（初期濃度に応じて）続きましたが、リネゾリドでは最大4時間しか続きませんでした。HPLCによって分析された放出された抗生物質の濃度と抗菌活性（寒天拡散試験）の間に、相関（P <0.0001）が認められました。ゲンタマイシンおよびバンコマイシンを含む血栓の抗菌活性の減少は、4日または5日以内に発生しました。対照的に、リネゾリドを含む血漿凝固の対応する抗菌活性は3時間に制限されていました。最高濃度で銀を含む血漿凝固の抗菌活性は3日目以降に減少しましたが、低濃度の血栓は不完全な細菌溶解を誘発するか、抗菌活性を示しませんでした。抗生物質を含む血栓は、銀を含むすべての血栓とは対照的に、埋め込まれたHMSCに対する細胞毒性効果を誘導しませんでした。我々の結果は、自家血漿凝固を使用して、HMSCと組み合わせてバンコマイシンやゲンタマイシンなどの抗生物質を供給できることを示しており、抗菌効果は埋め込まれた幹細胞に細胞毒性効果を誘発することなく、数日間持続することを示しています。

Platelet-free blood plasma clots were loaded either with antibiotics (vancomycin, gentamicin, or linezolid) at concentrations of 5-300 μg/mL or with silver ions (silver acetate) at concentrations of 3.3-129 μg/mL. The release of antibiotics or silver from the clot matrix was analyzed after repeated immersion of the plasma clots using reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) or atomic absorption spectroscopy (AAS). The antimicrobial activity was tested against Staphylococcus aureus; tissue cell compatibility was analyzed using human mesenchymal stem cells (hMSC). Fibrin fiber thickness of the clots was analyzed by scanning electron microscopy. While addition of linezolid and vancomycin did not significantly change the fibrin fiber thickness, gentamicin and silver ions led to an increase in fiber thickness. All antibiotics showed a concentration-dependent burst-like release from the plasma clots within 1 h followed by a general decay in elution. The release of vancomycin and gentamicin, or silver lasted up to 7 days (depending on initial concentrations), but lasted only up to 4 h for linezolid. A correlation (p < 0.0001) was noted between the concentration of released antibiotics analyzed by HPLC and antimicrobial activity (agar diffusion test). A decrease in antibacterial activity of gentamicin- and vancomycin-containing clots occurred within 4 or 5 days. In contrast, the corresponding antibacterial activity of plasma clots containing linezolid was limited to 3 h. Antibacterial activity of plasma clots containing silver at the highest concentrations decreased after day 3, but clots with lower concentrations induced incomplete bacterial lysis or displayed no antibacterial activity. The antibiotic-containing clots did not induce cytotoxic effects on the embedded hMSC in contrast to all clots containing silver. Our results indicate that an autologous plasma clot can be used to deliver antibiotics such as vancomycin and gentamicin in combination with hMSC and the antibacterial effects persist for days without inducing cytotoxic effects on the embedded stem cells.