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Konduktives Knochenersatzmaterial mit variabler Antibiotikaversetzung

Conductive bone substitute material with variable antibiotic delivery

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Zusammenfassung

Hintergrund

Ein Knochenersatzmaterial, bestehend aus Hydroxylapatit und Kalziumsulfat, wurde in 2 Formulierungen auf dessen Antibiotikafreisetzungskinetik und mechanisch experimentell untersucht.

Material und Methode

Das Knochenersatzmaterial PerOssal® ist osteokonduktiv und resorbierbar. Durch eine kapillare Struktur wird Flüssigkeit aufgenommen und protrahiert freigesetzt. Die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften vom trockenen zum nassen Zustand werden durch einen uniaxialen Druckversuch untersucht. Die Freisetzungskinetik von absorbiertem Antibiotika in das Material erfolgt durch Elutionsuntersuchungen in einem Zeitraum von 10 Tagen.

Ergebnisse

In der Freisetzungskinetikuntersuchung zeigt sich über 10 Tage eine protrahierte Elution der resorbierten Antibiotika aus dem Knochenersatzmaterial, wobei am 10. Tag noch Wirkspiegelkonzentrationen für Vancomycin im Eluat zu finden sind. Das nasse Knochenersatzmaterial weist in beiden Formulierungen eine signifikant erniedrigte (p<0,001) Bruchspannung zur trockenen Formulierung auf. Die 2. Formulierung ist in der trockenen und nassen Bedingung der 1. mechanisch signifikant überlegen (p<0,001). Im nassen Zustand ist die 2. Formulierung annähernd so hart wie die 1. Formulierung im trockenen Zustand.

Schlussfolgerung

PerOssal lässt eine kontinuierliche Freisetzung von Antibiotika über 10 Tage in einem hohen lokalen Wirkspiegeln zu. Die mechanischen Eigenschaften des resorbierbaren Knochenersatzmaterials PerOssal sind in Verbindung mit einer Osteosynthese für die temporäre Anwendung im gelenknahen belasteten oder nicht belasteten spongiösen Bereich ausreichend.

Abstract

Background

A new bone substitute, consisting of hydroxylapatite and calcium sulphate, was prepared in two formulations and analysed for its mechanical strength and antibiotic elution.

Material and methods

The bone substitute PerOssal has osteoconductive and degradable properties. The material has a built-in capillary structure, which results in an immediate fluid uptake. Antibiotics absorbed to the bone substitute resulted in a prolonged release rate. Mechanical strength was investigated by an unconfined compression test up to failure under both wet and dry conditions for both formulations of the bone substitute. Antibiotic release was analysed microbiologically for two antibiotics, vancomycin and gentamicin, over an elution period of 10 days using the agar diffusion method.

Results

The drug release analysis resulted in a prolonged release rate of both antibiotics over 10 days. In vitro the amount of gentamicin and vancomycin eluted at day 10. From one pellet still exceeded the minimal inhibitory concentration of most aetiologically important pathogens. Formulation two of the present bone substitute is significantly harder in both wet and dry conditions when compared to formulation one. Both formulations lose strength in the wet condition relative to their performance in the dry condition. However, formulation two is as hard under wet conditions as formulation one is when dry.

Conclusion

PerOssal is a suitable new degradable osteoconductive bone substitute that can be loaded with antibiotic solutions, which are released in effective doses over 10 days. The mechanical strength of PerOssal is sufficient to support cancellous bone defects in non-weight-bearing areas or in combination with osteosynthesis.

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Abb. 2

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Interessenkonflikt

Es besteht kein Interessenkonflikt. Der korrespondierende Autor versichert, dass keine Verbindungen mit einer Firma, deren Produkt in dem Artikel genannt ist, oder einer Firma, die ein Konkurrenzprodukt vertreibt, bestehen. Die Präsentation des Themas ist unabhängig und die Darstellung der Inhalte produktneutral.

Danksagung

Die Elutionsuntersuchungen wurden durch aap Biomaterials, Dieburg, durchgeführt. Das Material der 1. und 2. Formulierung wurde für die mechanischen Untersuchungen kostenfrei zur Verfügung gestellt. PerOssal wird als Knochenersatzmaterial im spongiösen Bereich für osteokonduktive Indikationen sowie als Medikamententräger in unserer Abteilung u. a. verwendet und kommerziell erworben.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Abteilung Unfallchirurgie, Klinikum der Universität, Franz-Josef-Strauß-Allee 11, 93053, Regensburg, Deutschland

    C. Englert, P. Angele, J. Zellner, M. Nerlich & C. Neumann

  2. Labor für Metallographie und Werkstoffkunde, Fachhochschule, Regensburg, Deutschland

    J. Fierlbeck & S. Dendorfer

  3. Institut für Pathologie, Klinikum der Universität, Regensburg, Deutschland

    T. Schubert

  4. Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität, Regensburg, Deutschland

    R. Müller

  5. Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Klinikum der Universität, Regensburg, Deutschland

    S. Lienhard

Authors
  1. C. Englert
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  2. P. Angele
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  3. J. Fierlbeck
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  4. S. Dendorfer
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  5. T. Schubert
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  6. R. Müller
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  7. S. Lienhard
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  8. J. Zellner
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  9. M. Nerlich
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  10. C. Neumann
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Englert, C., Angele, P., Fierlbeck, J. et al. Konduktives Knochenersatzmaterial mit variabler Antibiotikaversetzung. Unfallchirurg 110, 408–413 (2007). https://doi.org/10.1007/s00113-007-1229-3

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/s00113-007-1229-3

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