Antiinfektive Beschichtung intramedullärer Kraftträger - ein Vergleich der lokalen zur systemischen Antibiose am Rattenmodell -

Abstract

Ziel dieser Studie war es, die Wirksamkeit von lokal appliziertem Gentamicin, mit der systemischen Einmalgabe in einem Infektmodell (n=60) zu vergleichen. Für die lokale Applikation wurde das Antibiotikum aus einer biodegradierbaren Poly(D,L-Laktid)-Beschichtung (PDLLA) von Titanimplantaten freigesetzt und mit einer systemischen Applikation sowie mit einer Kombination beider Anwendungen verglichen. Die Hälfte der Tiere erhielt gewichtsadaptiert systemisch Gentamicin 30 Minuten vor der Operation. Der Markraum der Tibiae wurde eröffnet, mit S. aureus (10(2) koloniebildende Einheiten) kontaminiert und die Kirschner-Drähte implantiert. Diese waren entweder mit PDLLA, bzw. PDLLA+Gentamicin 10% w/w beschichtet oder unbeschichtet. Die Tiere wurden 42 Tage lang klinisch nachuntersucht und geröntgt. Nach der Tötung wurden histologische Schnitte der Tibiae angefertigt. Anschließend wurden Entstehung und Verlauf der Infektionen evaluiert. Alle Tiere, die mit unbeschichteten oder PDLLA-beschichteten K-Drähten ohne systemische Antibiotika behandelt wurden, entwickelten eine Osteomyelitis mit S. aureus positiven Kulturen. Die Entwicklung einer Osteomyelitis konnte radiologisch und histologisch nachgewiesen werden. Eine implantatassoziierte Infektion konnte in 15% der Tiere mit systemischer Applikation verhindert werden. Durch die lokale Applikation mittels gentamicinhaltigen K-Drähten wurde die implantatassoziierte Infektion in 85% der Tiere verhindert. Die kombinierte Antibiotikagabe erbrachte keine weitere Infektreduktion. Die gentamicinhaltige biodegradierbare Beschichtung führte zu einer signifikanten Reduktion der Infektrate im Tiermodell im Vergleich zur systemischen Applikation von Gentamicin. Die antibiotische Beschichtung von Implantaten könnte einen zusätzlichen Beitrag in der perioperativen Infektprophylaxe leisten.

Aim of this study was to compare the efficacy of locally applied gentamicin to the systemic administration of the antibiotic in a rat infection model (n=60). For the local application gentamicin was released from a biodegradable Poly(D,L-Lactide)-coating (PDLLA) on titanium implants and compared to the sole systemic administration of gentamicin as well as to a combination of both therapeutic regimen. Half of the animals (n=30) received a weight-adopted single shot administration of gentamicin systemically 30 minutes prior to surgery. The medullary cavities of the tibiae were opened, Staphylococcus aureus (10(2) colony forming units) was inoculated and the Kirschner-wires were implanted. The wires were either coated with PDLLA, coated with PDLLA + gentamycin 10% w/w or uncoated. The animals were followed up for 42 days postoperatively. Follow up was carried out by clinical and radiological examination. After sacrifice infection of the tibiae was evaluated by histological and radiological analysis. All animals treated with either uncoated or PDLLA-coated K-wires without receiving systemic antibiotics developed an osteomyelitis radiologically and histologically. An implant related infection could be prevented in 15% of all animals with sole systemic antibiotic administration. By treating animals with PDLLA + gentamicin coated K-wires implant related infection could be prevented in 85% of the animals. The combination of both therapeutic regimen led to no further reduction of the infection rates. The gentamicin loaded biodegradable coating led to a statistically significant reduction of implant related infection rates compared to the systemic administration of gentamicin. These results suggest that antibiotic coated implants could additionally contribute to the prophylaxis of implant related infection.