Untersuchungen zur antimikrobiellen Wirksamkeit Gentamicin-beschichteter Implantate zur Reduktion Implantat-assoziierter Infektionen in der Orthopädie und Unfallchirurgie : Eine experimentelle Untersuchung am Kaninchenmodell

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Testung der antimikrobiellen Wirksamkeit von HA-Gentamicin- und HA-RGD-Gentamicin-beschichteten Implantaten im Vergleich zu einer reinen HA-Beschichtung an einem Kanincheninfektionsprophylaxemodell. Der intramedulläre Tibiamarkkanal der Tiere wurde während der K-Draht- Implantation mit Staphylococcus aureus infiziert. Dabei wurde im Rahmen einer Pilotstudie eine Keimmenge von 10^7 KBE des Staphylococcus aureus-Stammes EDCC 5055 als Inokulationsdosis für die Hauptstudie gewählt.In der Hauptstudie zeigten sich nach einer Beobachtungsdauer von 4 Wochen keinerlei Zeichen einer Infektion bei insgesamt 19 getesteten Tieren mit Gentamicin-HA- bzw. Gentamicin-HA-RGD-Implantat, während sich in der Kontrollgruppe mit Gentamicin-freien HA-beschichteten K-Drähten in 88% der Fälle (7 von 8 Tieren) eine Implantat-assoziierte Infektion entwickelte.Somit zeigte sich eine signifikante Reduktion der Infektionsrate bei allen Tieren der Versuchsgruppen mit Gentamicin-beschichteten K-Drähten (p<0,001). Es fand sich eine ausgezeichnete Korrelation der Ergebnisse der klinischen, radiologischen und histologischen Untersuchungen verglichen mit den mikrobiologischen Resultaten. Mittels Durchführung einer Pulsfeld-Gel- Elektrophorese konnte in allen Fällen bei Infektion der inokulierte Staphylococcus aureus EDCC 5055 als Infekt-auslösender Keim nachgewiesen und somit eine Kontamination ausgeschlossen werden.Zusammenfassend wurde für beide Gentamicinbeschichtungen eine hervorragende antimikrobielle Wirksamkeit in dem vorgestellten Infektions- prophylaxemodell nachgewiesen.

The purpose of this study was to test the antimicrobial activity of gentamicin-HA and gentamicin-HA-RGD-coatings compared to HA-coated implants in a rabbit model. The intramedullary tibia canal was contaminated with Staphylococcus aureus. The pilot study determined an inoculation dose of 10^7 CFUs of the used Staphylococcus aureus EDCC 5055 for the main study.None of the 19 animals that received a gentamicin-HA- or a gentamicin-HA-RGD- K-wire showed any signs of infection whereas infection occured in 88% (7 of 8) of the rabbits with pure HA-implants after an observation period of 4 weeks in the main study.This was related to a highly statistically significant difference between both gentamicin coatings and the HA-group (p<0,001). There was a very good correlation of the clinical, radiological and histological findings compared with the microbiological results.With use of pulse-field gel electrophoresis the previously inoculated Stapyhlococcus aureus EDCC 5055 could be identified in all cases of infection so that potential contamination issues could be excluded. In summary, a very good antimicrobial activity of the two gentamicin coatings implants could be demonstrated in the used rabbit infection prophylaxis model.