In vitro оценка антимикробной активности модифицированных костных ксеноматериалов
Автор: Стогов Максим Валерьевич, Смоленцев Дмитрий Владимирович, Науменко Зинаида Степановна, Годовых Наталья Викторовна, Гурин Максим Вячеславович, Киреева Елена Анатольевна, Лукьянов Александр Евгеньевич, Дюрягина Ольга Владимировна, Тушина Наталья Владимировна
Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii
Рубрика: Оригинальные статьи
Статья в выпуске: 2, 2019 года.
Бесплатный доступ
Цель. Оценка антимикробных свойств оригинальных костных имплантационных ксеноматериалов, импрегнированных по разным технологиям ванкомицином. Материалы и методы. Костный ксеноматрикс модифицировали по двум технологиям: адсорбция ванкомицина на поверхности материала и абсорбция ванкомицина в объеме материала с использованием промежуточного носителя. При импрегнации антибиотика использовали метод сверхкритической флюидной экстракции диоксидом углерода. Изучена кинетика высвобождения антибиотика из модифицированного ксеноматериала. В исследовании in vitro изучена его антимикробная активность по отношению S. aureus. Результаты. Обнаружено, что выход ванкомицина из материала, выполненного по технологии адсорбции, после 24 часов инкубации составил более 98 % от исходного содержания в матриксе. Остаточное содержание антибиотика в среднем составляло 1,75 %. Использование промежуточного носителя (L/D изомер полилактида) позволяет получить материал с дозированным пролонгированным выходом ванкомицина...
Костный ксеноматериал, биотехнология, антимикробная активность, кинетика высвобождения антибиотика
Короткий адрес: https://sciup.org/142221022
IDR: 142221022 | УДК: 616.71-089.227.843:615.33-092.9 | DOI: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-226-231
In vitro assessment of antimicrobial activity of modified bone xenomaterials
Objective To assess antimicrobial characteristics of original bone xenomaterial implants with vancomycin impregnated with different technologies. Material and methods Bone xenomatrix was modified with two technologies of vancomycin adsorbed on the surface of the material and vancomycin adsorbed in the volume of the material through intermediate carrier. Antibiotic was impregnated using supercritical fluid extraction with carbon dioxide. Antibiotic release from modified xenomaterial was evaluated and antimicrobial activity against S. aureus assessed in vitro. Results Elution of vancomycin over 24 hours from the material produced with absorption technology was 98 % of baseline content in the matrix. Residual content of antibiotic was 1.75 % on average. The use of intermediate carrier (L/D polylactide isomer) allows for obtaining material with gradual prolong vancomycin release. Major release (68.16 % from baseline content) of vancomycin occurred smoothly over the first 14 days. Bone block eluted 22 % of the residual antibiotic load by 30 days of incubation. The products impregnated with antibiotic using two different technologies exhibited evident antimicrobial activity against S. aureus. Conclusion Technologies developed to impregnate vancomycin in xenogenic bone matrix are practical to obtain new modified bone grafting material with evident antimicrobial activity.
Список литературы In vitro оценка антимикробной активности модифицированных костных ксеноматериалов
- Bone regenerative medicine: classic options, novel strategies, and future directions/A. Oryan, S. Alidadi, A. Moshiri, N. Maffulli//J. Orthop. Surg. Res. 2014. Vol. 9, No 1. P. 18 DOI: 10.1186/1749-799X-9-18
- Blokhuis T.J., Arts J.J. Bioactive and osteoinductive bone graft substitutes: definitions, facts and myths//Injury. 2011. Vol. 42, No Suppl. 2. P. S26-S29 DOI: 10.1016/j.injury.2011.06.010
- Yunus Basha R., Sampath Kumar T.S., Doble M. Design of biocomposite materials for bone tissue regeneration//Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2015. Vol. 57. P. 452-463 DOI: 10.1016/j.msec.2015.07.016
- Костнопластические остеоиндуктивные материалы в травматологии и ортопедии/М.В. Лекишвили, Е.Д. Склянчук, В.С. Акатов, А.А. Очкуренко, В.В. Гурьев, И.С. Рагинов, С.Н. Бугров, А.Ю. Рябов, И.С. Фадеева, Ю.Б. Юрасова, А.С. Чеканов//Гений ортопедии. 2015. № 4. С. 61-67.
- Producing 3D Biomimetic Nanomaterials for Musculoskeletal System Regeneration/I. Casanellas, A. García-Lizarribar, A. Lagunas, J. Samitier//Front. Bioeng. Biotechnol. 2018. Vol. 6. P. 128 DOI: 10.3389/fbioe.2018.00128
- Holt D.J., Grainger D.W. Demineralized bone matrix as a vehicle for delivering endogenous and exogenous therapeutics in bone repair//Adv. Drug Deliv. Rev. 2012. Vol. 64, No 12. P. 1123-1128
- DOI: 10.1016/j.addr.2012.04.002
- Biomimetic Materials and Fabrication Approaches for Bone Tissue Engineering/H.D. Kim, S. Amirthalingam, S.L. Kim, S.S. Lee, J. Rangasamy, N.S. Hwang//Adv. Healthc. Mater. 2017. Vol. 6, No 23
- DOI: 10.1002/adhm.201700612
- Clinoptilolite/PCL-PEG-PCL composite scaffolds for bone tissue engineering applications/E. Pazarçeviren, Ö. Erdemli, D. Keskin, A. Tezcaner//J. Biomater. Appl. 2017. Vol. 31, No 8. P. 1148-1168
- DOI: 10.1177/0885328216680152
- Reddy R., Reddy N. Biomimetic approaches for tissue engineering//J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2018. Vol. 29, No 14. P. 1667-1685
- DOI: 10.1080/09205063.2018.1500084
- Xenogenic demineralized bone matrix and fresh autogenous cortical bone effects on experimental bone healing: radiological, histopathological and biomechanical evaluation/A.S. Bigham, S.N. Dehghani, Z. Shafiei, S. Torabi Nezhad//J. Orthop. Traumatol. 2008. Vol. 9, No 2. P. 73-80
- DOI: 10.1007/s10195-008-0006-6
- Comparative Effectiveness of Bone Grafting Using Xenograft Freeze-Dried Cortical Bovine, Allograft Freeze-Dried Cortical New Zealand White Rabbit, Xenograft Hydroxyapatite Bovine, and Xenograft Demineralized Bone Matrix Bovine in Bone Defect of Femoral Diaphysis of White Rabbit: Experimental Study In Vivo/F. Mahyudin, D.N. Utomo, H. Suroto, T.W. Martanto, M. Edward, I.L. Gaol//Int. J. Biomater. 2017. Vol. 2017. P. 7571523
- DOI: 10.1155/2017/7571523
- Histopathological and biomechanical evaluation of bone healing properties of DBM and DBM-G90 in a rabbit model/A. Meimandi Parizi, A. Oryan, S. Haddadi, A. Bigham Sadegh//Acta Orthop. Traumatol. Turc. 2015. Vol. 49, No 6. P. 683-689
- DOI: 10.3944/AOTT.2015.15.0129
- Ozdemir M.T., Kir M.Ç. Repair of long bone defects with demineralized bone matrix and autogenous bone composite//Indian J. Orthop. 2011. Vol. 45, No 3. P. 226-230
- DOI: 10.4103/0019-5413.80040
- Разработка остеопластических материалов с высоким потенциалом биоинтеграции для ускоренной регенерации костной ткани/А.С. Сенотов, И.С. Фадеева, П.О. Кирсанова, Р.С. Фадеев, А.А. Просвирин, Н.И. Фесенко, М.В. Лекишвили, В.С. Акатов//Медицинский академический журнал. 2016. Т. 16, № 4. С. 35-36.
- Экстракционная очистка ксеногенного костного матрикса в среде сверхкритического диоксида углерода и оценка свойств полученного материала/Д.В. Смоленцев, М.В. Гурин, А.А. Венедиктов, С.В. Евдокимов, Р.А. Фадеев//Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2017. Т. 12, № 2. С. 60-67.
- Effect of platelet-rich plasma combined with demineralised bone matrix on bone healing in rabbit ulnar defects/V. Galanis, A. Fiska, S. Kapetanakis, K. Kazakos, T. Demetriou//Singapore Med. J. 2017. Vol. 58, No 9. P. 551-556
- DOI: 10.11622/smedj.2016095
- Bone Healing Evaluation in Critical-Size Defects Treated With Xenogenous Bone Plus Porcine Collagen/J. Maciel, G.A. Momesso, G. Ramalho-Ferreira, R.B. Consolaro, P.S. Perri de Carvalho, L.P. Faverani, A.P. Farnezi Bassi//Implant. Dent. 2017. Vol. 26, No 2. P. 296-302
- DOI: 10.1097/ID.0000000000000572
- Bone augmentation using a synthetic hydroxyapatite/silica oxide-based and a xenogenic hydroxyapatite-based bone substitute materials with and without recombinant human bone morphogenetic protein-2/D.S. Thoma, A. Kruse, C. Ghayor, R.E. Jung, F.E. Weber//Clin. Oral Implants Res. 2015. Vol. 26, No 5. P. 592-598
- DOI: 10.1111/clr.12469
- Определение концентрации ванкомицина в витреальной полости для оптимизации лечения острых бактериальных послеоперационных эндофтальмитов/В.Н. Казайкин, В.О. Пономарев, А.С. Вохминцев, И.А. Вайнштейн//Практическая медицина. 2016. Т. 1, № 2. С. 85-89.
