Biodegradable implants for potential use in bone infection

Summary

Local antibiotic therapy by diffusion from plaster of Paris beads has proved promising in bone surgery. Sustained local delivery depends on thermostability, so we tested the antibacterial activity of 11 antibiotic solutions after storage at 37°C using a microbiological method. Cephalosporins and penicillins were unstable, but aminoglycosides remained fully stable with 100% activity after 2 weeks. About 60% of the initial bactericidal activity of quinolone, glycopeptides and sodium fusidate were still detectable after 2 weeks. Release of these antibiotics from plaster of Paris beads was evaluated in vitro. Even those in the same family differed in their release rate. Plaster beads with sodium fusidate were the most effective association. A therapeutic level of glycopeptides, aminoglycosides and amoxicillin was leached for about 3 weeks. Cephalosporins and sodium amoxicillin were released in 2 to 3 days, and quinolone beads were too brittle to be used. Plaster of Paris, which is cheap, biocompatible and biodegradable, is an excellent carrier for sodium fusidate, aminoglycosides and glycopeptides.

Résumé

L'antibiothérapie locale par diffusion d'antibiotique(s) à partir d'implants de plâtre de Paris constitue une approche prometteuse en chirurgie osseuse. Etant donné que l'administration locale et prolongée d'un antibiotique dépend de sa thermostabilité, l'activité antibactérienne de onze solutions d'antibiotiques a été mesurée par une méthode microbiologique après stockage à 37°C. Les céphalosporines et les pénicillines sont instables dans ces conditions (moins de 10% de leur activité initiale est maintenue après deux semaines). A l'opposé, les aminoglycosides sont tout-à-fait stables (100% de leur activité est mesurée après deux semaines). Environ 60% de l'activité antibactérienne initiale des quinolones, des glycopeptides et du fusidate sodique est encore détectable après deux semaines. La libération de ces antibiotiques à partir des billes de plâtre de Paris a été évaluée in vitro. Le fusidate sodique associé à ce vecteur présente une libération constante et soutenue du principe actif. Cette propriété le rend particulièrement adapté pour le traitement d'infections osseuses. Des concentrations thérapeutiques en glycopeptides, en aminoglycosides et en amoxicilline trihydrate sont obtenues pendant une à deux semaines. Par contre, les céphalosporines et l'amoxicilline sodique sont trop rapidement libérés (2 à 3 jours) et finalement les billes chargées de quinolones sont trop friables pour être utilisables. Grâce à son coût, sa facilité d'utilisation et de stérilisation ainsi que sa biocompatibilité, le plâtre de Paris constitue un excellent vecteur d'antibiotiques tels que le fusidate sodique, les aminoglycosides et les glycopeptides.