Антибактериальное покрытие имплантатов на основе полиметилметакрилатного костного цемента in vitro и in vivo

Частота рецидивов после костных инфекций в настоящее время высока. Создание конструкции, которая не только позволяет стабилизировать костные отломки, но и обладает антибактериальной активностью, представляется чрезвычайно актуальной и перспективной задачей. Цель исследования – оценить эффективность применения антибактериального покрытия на основе полиметилметакрилатного цемента в эксперименте и при инфицированных несращениях длинных трубчатых костей нижних конечностей. На титановых пластинах сформированы покрытия из костного цемента, импрегнированного антибиотиками. Выполнена отмывка пластин методом последовательных микроразведений в бульоне, оценена концентрация антибиотиков в отмывочных растворах. Антибактериальная активность образцов в отношении чувствительных и множественно-резистентных штаммов S. aureus и P. aeruginosa оценена двуслойным агаровым методом. В исследование включены 70 пациентов, разделенных на 2 группы: остеосинтез стержнем с блокированием и антибактериальным покрытием (40 пациентов, основная группа) и остеосинтез аппаратом внешней фиксации (30 пациентов, контрольная группа), сопоставимые по возрасту, полу и продолжительности заболевания. Эффективность антибактериального покрытия анализировали по продолжительности системного применения антибактериальных препаратов и наличию рецидивов инфекции. Концентрации меропенема и фосфомицина в отмывочных растворах, полученных при однократной и двукратной обработке образцов, были достаточными для подавления роста контрольных штаммов. Ванкомицин-содержащие образцы обладали достаточной антибактериальной активностью в отношении как метициллинчувствительного (MSSA), так и метициллинрезистентного (MRSA) штаммов S. aureus, двукратная отмывка образцов устраняла их бактерицидные свойства. Продолжительность системной антибактериальной терапии в основной группе была статистически значимо меньше, чем в контрольной (U = 77,5, p < 0,001), также в основной группе наблюдалось меньше рецидивов инфекции 32,5 % vs. 86,7 % (χ² = 20,39; p < 0,001). Покрытия из костного цемента, импрегнированного фосфомицином, меропенемом или ванкомицином, обладают достаточной и длительной антибактериальной активностью, проявляющейся главным образом в отношении антибиотикочувствительных штаммов. Адекватное применение такого покрытия в клинической практике позволяет получить желаемый результат лечения.

1. Buchholz, H. W. Depot effects of various antibiotics mixed with Palacos resins / H. W. Buchholz, H. Engelbrecht // Chirurg. – 1970. – Vol. 41. – P. 511–515.

2. klemm, k. W. Antibiotic bead chains / k. W. klemm // Clin. orthop. – 1993. – Vol. 295. – P. 63–76. https://doi. org/10.1097/00003086-199310000-00011

3. Henry, S. l. The prophylactic use of antibiotic impregnated beads in open fractures / S. l. Henry, P. A. ostermann, D. Seligson // J. Trauma. – 1990. – Vol. 30, N 10. – P. 1231–1238. https://doi.org/10.1097/00005373-199010000-00007

4. Nanocomposite coatings for implants protection from microbial colonization: formation features, structure, and properties / C. Qi [et al.] // Surf. Coat. Tech. – 2017. – Vol. 315. – P. 350–358. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.02.066

5. Волотовский, П. А. Применение стержней с блокированием и антибактериальным покрытием для лечения инфицированных несращений костей голени / П. А. Волотовский, А. А. Ситник, А. В. Белецкий // Мед. журн. – 2017. – № 4. – С. 38–42.

6. Cierny, G. The classic: a clinical staging system for adult osteomyelitis / G. Cierny, J. T. Mader, J. J. Penninck // Clin. orthop. – 2003. – Vol. 414. – P. 7–24. https://doi.org/10.1097/01.blo.0000088564.81746.62

7. Drug elution from high-dose antibiotic-loaded acrylic cement: a comparative, in vitro study / G. Gasparini [et al.] // orthopedics. – 2014. – Vol. 37, N 11. – P. e999–e1005. https://doi.org/10.3928/01477447-20141023-57

8. Jerzy, k. Chronic osteomyelitis-Bacterial Flora, Antibiotic Sensitivity and Treatment Challenges / k. Jerzy, H. Francis // open orthopaedics J. – 2018. – Vol. 12, N 1. – P. 153–163. https://doi.org/10.2174/1874325001812010153

9. Paley, D. Problems, obstacles, and complications of limb lengthening by the Ilizarov technique / D. Paley // Clin. orthop. Relat. Res. – 1990. – Vol. 250. – P. 81–104. https://doi.org/10.1097/00003086-199001000-00011

10. Simpson, A. H. The effect of the extent of surgical resection on infectionfree survival / A. H. Simpson, M. Deakim, J. M. lathan // J. Bone Joint Surg. Br. – 2001. – Vol. 83-B, N 3. – P. 403–407. https://doi.org/10.1302/0301-620x.83b3.0830403