Индукция бактерицидной активности разлагаемыми имплантатами

Автор: Попков А.В., Кононович Н.А., Попков Д.А., Годовых Н.В., Твердохлебов С.И., Больбасов Е.Н., Стогов М.В., Киреева Е.А., Горбач Е.Н., Литвинов Ю.Ю.

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Оригинальные статьи

Статья в выпуске: 6 т.29, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. Проблема имплантат-ассоциированных инфекций в артропластике, остеосинтезе переломов и патологии позвоночника далека от своего разрешения. Перспективной является разработка биоразлагаемых имплантатов с биоактивными свойствами.Цель. Оценить in vitro бактерицидную активность имплантатов, изготовленных из разлагаемого материала (поликапролактона), пропитанного гидроксиапатитом и антибиотиком.Материалы и методы. Для изучения доступности антибиотиков цилиндрические образцы из PCL, импрегнированные антибиотиком (n = 6), инкубировали в дистиллированной воде при температуре 37 °С. Для оценки антибактериальных свойств использовали образцы в виде пористых дисков: контроль - образцы из PCL; 1 - образцы из PCL, покрытые антибиотиком и гидроксиапатитом; 2 - образцы из PCL, покрытые только антибиотиком; 3 - образцы из PCL, покрытые только гидроксиапатитом (n = 6 на каждый вид тестируемых образцов). Применяли диско-диффузионный метод определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам. Использовали штаммы микробов S. aureus ATCC 25923, P. aeruginosa ATCC 27853 и E. coli АТСС 25922. Тест-микроорганизмы культивировали на говяжье-пептонном агаре (МПА) при 37 °С в течение 24 часов. Количественные данные подвергали статистической обработке.Результаты. Определили, что 82,6 % антибиотика выделяется в течение первых суток инкубации и 8,2 % - на вторые сутки. Контрольные образцы не оказали бактерицидного действия. У образцов 3 выявлен антибактериальный эффект в отношении культуры E. coli. Образцы 1 и 2 в равной степени продемонстрировали значительное ингибирование роста S. aureus, P. aeruginosa, E. coli. Обсуждение. Большая часть антибиотика выделяется в гидролизат в течение первых двух суток инкубации. Пористые имплантаты, изготовленные из PCL и пропитанные антибиотиком, обладают выраженной антимикробной активностью в отношении наиболее распространенных грамотрицательных и грамположительных бактерий, вызывающих гнойные осложнения в хирургической практике. Наноструктурированный гидроксиапатит на поверхности имплантата не снижает бактерицидную активность.Заключение. Имплантаты из пористого поликапролактона, наполненные гидроксиапатитом и антибиотиками, будут способствовать стимуляции регенерации кости и одновременно обеспечивать антимикробный эффект. Наноструктурированный гидроксиапатит на поверхности имплантата не снижает бактерицидную активность.

Еще

Биоактивный имплантат, поликапролактон, гидроксиапатит, staphylococcus aureus, pseudomonas aeruginosa, escherichia coli, антимикробная активность, гидролитическая деградация

Короткий адрес: https://sciup.org/142240029

IDR: 142240029   |   DOI: 10.18019/1028-4427-2023-29-6-596-601

Список литературы Индукция бактерицидной активности разлагаемыми имплантатами

  • Luo Y, Wang J, Ong MTY, et al. Update on the research and development of magnesium-based biodegradable implants and their clinical translation in orthopaedics. Biomater Transl. 2021;2(3):188-196. doi: 10.12336/biomatertransl.2021.03.003
  • Rokkanen PU, Bostman O, Hirvensalo E, et al. Bioabsorbable fixation in orthopaedic surgery and traumatology. Biomaterials. 2000;21(24):2607-13. doi: 10.1016/s0142-9612(00)00128-9
  • Heye P, Matissek C, Seidl C, et al. Making Hardware Removal Unnecessary by Using Resorbable Implants for Osteosynthesis in Children. Children (Basel). 2022 M;9(4):471. doi: 10.3390/children9040471
  • Агаджанян В.В., Пронских А.А., Демина В.А., Гомзяк В.И., Седуш Н.Г., Чвалун С.Н. Биодеградируемые имплантаты в ортопедии и травматологии. Наш первый опыт. Политравма. 2016;(4):85-93.
  • Haseeb M, Butt MF, Altaf T, Muzaffar K, Gupta A, Jallu A. Indications of implant removal: A study of 83 cases. Int J Health Sci (Qassim). 2017;11(1):1-7.
  • Reith G, Schmitz-Greven V, Hensel KO, et al. Metal implant removal: benefits and drawbacks--a patient survey. BMC Surg. 2015;15:96. doi: 10.1186/ s12893-015-0081-6
  • Zamora R, Jackson A, Seligson D. Correct techniques for the use of bioabsorbable implants in orthopaedic trauma. Curr Orthop Pract. 2016;27(4):469-473. doi: 10.1097/BCO.0000000000000378
  • Голубев В.Г., Зеленяк К.Б., Старостенков А.Н. Применение биодеградируемых фиксаторов в лечении переломов области голеностопного сустава (сравнительное исследование). Кафедра травматологии и ортопедии. 2018;(2(32)):66-73.. doi: 10.17238/issn2226-2016.2018.2.66-73
  • Аснина С.А., Агапов В.С., Савченко З.И., Игнатьев Е.В. Использование биокомпозитного материала «Остеоматрикс» для профилактики осложнений при удалении ретинированных третьих моляров. Институт Стоматологии. 2004;(1): 46-48.
  • Литвинов С.Д., Рахимов Р.И. Фиксация зачатка зуба материалом ЛитАр. Стоматология. 2005;84(2):62-65.
  • Wang X, Xu S, Zhou S, et al. Topological design and additive manufacturing of porous metals for bone scaffolds and orthopaedic implants: A review. Biomaterials. 2016;83:127-41. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.01.012
  • Поляк М.С., Азанчевская С.В., Цветкова И.А. Стандартизация контрольных исследований при определении чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам диск-диффузионным методом с использованием отечественных питательных сред. Клиническая лабораторная диагностика. 2004;(11):53-56.
  • Хонинов Б.В., Сергунин О.Н., Скороглядов П.А. Анализ клинической эффективности применения биодеградируемых имплантатов в хирургическом лечении вальгусной деформации I пальца стопы. Вестник РГМУ. 2015;(3):20-24.
  • Washington MA, Swiner DJ, Bell KR, et al. The impact of monomer sequence and stereochemistry on the swelling and erosion of biodegradable poly(lactic-co-glycolic acid) matrices. Biomaterials. 2017;117:66-76. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.11.037
  • Krul LP, Volozhyn AI, Belov DA, et al. Nanocomposites based on poly-D,L-lactide and multiwall carbon nanotubes. Biomol Eng. 2007;24(1):93-5. doi: 10.1016/j.bioeng.2006.05.02
  • Gaiarsa GP, Dos Reis PR, Mattar R Jr, Silva Jdos S, Fernandez TD. Comparative study between osteosynthesis in conventional and bioabsorbable implants in ankle fractures. Acta Ortop Bras. 2015;23(5):263-267. doi: 10.1590/1413-785220152305121124
  • Zhang J, Ebraheim N, Lause GE, et al. A comparison of absorbable screws and metallic plates in treating calcaneal fractures: a prospective randomized trial. J Trauma Acute Care Surg. 2012;72(2):E106-E110. doi: 10.1097/ta.0b013e3182231811
  • Nishizuka T, Kurahashi T, Hara T, Hirata H, Kasuga T. Novel intramedullary-fixation technique for long bone fragility fractures using bioresorbable materials. PLoS One. 2014;9(8):e104603. doi: 10.1371/journal.pone.0104603
  • Попов В.П., Завадовская В.Д., Шахов В.П., Игнатов В.П.. Использование биоактивных и биоинертных имплантатов в лечении переломов. Фундаментальные исследования. 2012;(8):135-139.
  • Твердохлебов С.И., Игнатов В.П., Степанов И.Б. и др. Гибридный метод формирования биокомпозитов на поверхности имплантатов из нержавеющей стали. Биотехносфера. 2012;(5-6):62-68.
  • Popkov AV, Popkov DA, Kononovich NA, et al. Osseointegration of the intramedullary implant in fracture of the diaphysis of a long bone. J Global Pharma Tech. 2016;11(8):1-7.
  • Клюшин Н.М., Люлин С.В., Шипицына И.В., Кочнев Е.Я. Анализ результатов бактериологического исследования ран пациентов с им-плант-ассоциированной инфекцией позвоночника. Гений ортопедии. 2019;25(3):355-359. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-3-355-359
  • Naumenko ZS, Silanteva TA, Ermakov AM, et al. Challenging Diagnostics of Biofilm Associated Periprosthetic Infection in Immunocompromised Patient: A Clinical Case. Open Access Maced J Med Sci. 2019;7(5):786-790. doi: 10.3889/oamjms.2019.180
  • Попков А.В., Попков Д.А., Кононович Н.А. и др. Остеоинтеграция биоактивных имплантатов при лечении переломов длинных трубчатых костей: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2017:304 с.
  • Епишин В.В., Борзунов Д.Ю., Попков А.В., Шастов А.Л. Комбинированный остеосинтез при реабилитации пациентов с ложными суставами и дефектами длинных костей. Гений Ортопедии. 2013;(3):37-42.
  • Park S, Kim JH, Kim IH, et al. Evaluation of poly(lactic-co-glycolic acid) plate and screw system for bone fixation. J Craniofac Surg. 2013;24(3):1021-5. doi: 10.1097/SCS.0b013e31827fee09
  • Sheikh Z, Najeeb S, Khurshid Z, et al. Biodegradable Materials for Bone Repair and Tissue Engineering Applications. Materials (Basel). 2015;8(9):5744-5794. doi: 10.3390/ma8095273
  • Sousa AC, Biscaia S, Alvites R, et al. Assessment of 3D-Printed Polycaprolactone, Hydroxyapatite Nanoparticles and Diacrylate Poly(ethylene glycol) Scaffolds for Bone Regeneration. Pharmaceutics. 2022;14(12):2643. doi: 10.3390/pharmaceutics14122643
  • Demina TS, Bolbasov EN, Peshkova MA, et al. Electrospinning vs. Electro-Assisted Solution Blow Spinning for Fabrication of Fibrous Scaffolds for Tissue Engineering. Polymers (Basel). 2022;14(23):5254. doi: 10.3390/polym14235254
  • Colon G, Ward BC, Webster TJ. Increased osteoblast and decreased Staphylococcus epidermidis functions on nanophase ZnO and TiO2. J Biomed Mater Res A. 2006;78(3):595-604. doi: 10.1002/jbm.a.30789
Еще
Статья научная