BACKGROUND: Gram-negative bacteria, specifically P. aeruginosa, Acinetobacter spp., Klebsiella spp., and Enterobacter spp., can cause osteomyelitis. Two-stage treatment according to the Masquelet technique is considered effective; however, single-stage surgical treatment options are also being investigated. Submerged implants with bioactive antimicrobial calcium phosphate coating may prevent infectious complications, reduce the incidence of osteomyelitis relapses, and accelerate osteogenesis.
AIM: To assess bactericidal properties of experimental titanium implants with antimicrobial calcium phosphate coating against gram-negative bacteria.
MATERIALS AND METHODS: A single-center, continuous, prospective, open-label experimental in vitro study was performed. The disk diffusion test was used. BT6 titanium disks with calcium phosphate coating, impregnated with amikacin, cefepime, and cefotaxime (2.5/5.0/7.5 µg), were tested. Reference cultures: archival strains of Pseudomonas aeruginosa (АТСС 27853), Acinetobacter baumannii (АТСС 19606), and Klebsiella pneumoniae (АТСС 700603). The results were assessed by the inhibition zone diameter around a disk.
RESULTS: The study found that impregnating a bioactive metal base with amikacin and cefotaxime at a dose of ≥2.5 µg or cefepime at a dose of ≥7.5 µg results in bactericidal activity against Klebsiella pneumoniae. Amikacin at a dose of ≥5 µg and cefepime at a dose of ≥7.5 µg provide bactericidal activity against Pseudomonas aeruginosa. Antibiotic doses used in the study had no bactericidal effect against Acinetobacter baumannii. The bactericidal effect was only investigated in relation to archival gram-negative bacteria strains, which is a limitation of this study. Using clinical strains may yield different results.
CONCLUSION: Commonly used antibiotics may provide bactericidal properties of the surface of submerged implants designed for traumatic and orthopedic surgery, notably against gram-negative bacteria. However, the efficacy of implants depends on the selected antibiotic and its concentration.
Обоснование. Индуцирование остеомиелита может быть вызвано грамотрицательной микрофлорой, чаще всего P. aeruginosa, Acinetobacter spp., Klebsiella spp., Enterobacter spp. Эффективным признано двухэтапное лечение по методике Маскулет, но ведётся поиск технологий одноэтапного оперативного лечения. Использование погружных металлических конструкций с биоактивным кальций-фосфатным покрытием в сочетании с антибактериальным компонентом может профилактировать развитие инфекционных осложнений, уменьшить количество рецидивов остеомиелита и одновременно ускорить процессы остеогенеза.
Цель. Оценка бактерицидных свойств экспериментальных образцов имплантатов из титанового сплава с кальций-фосфатным покрытием и антибактериальным компонентом в отношении грамотрицательных патогенов.
Материалы и методы. Авторы осуществили одноцентровое сплошное проспективное неослеплённое экспериментальное исследование in vitro. Использовали диско-диффузионный метод. Тестировали диски из титанового сплава ВТ6 с кальций-фосфатным покрытием, импрегнированные антибиотиками амикацин, цефепим и цефотаксим в концентрациях 2,5/5,0/7,5 мкг. Тест-культуры: музейные штаммы бактерий Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853, Acinetobacter baumannii АТСС 19606, Klebsiella pneumoniae АТСС 700603. Результаты оценивали по диаметру зоны задержки роста микроорганизмов вокруг диска.
Результаты. Авторы исследования определили, что бактерицидные свойства в отношении Klebsiella pneumoniae проявляются при импрегнации на металлическую биоактивную подложку амикацина и цефатоксима в концентрации от 2,5 мкг, цефепима — в концентрации от 7,5 мкг. В отношении Pseudomonas aeruginosa бактерицидный эффект выражен при импрегнации амикацина в концентрации от 5 мкг и цефепима в концентрации от 7,5 мкг. В отношении Acinetobacter baumannii тестируемые концентрации антибактериальных препаратов бактерицидных свойств не проявили. Ограничения исследования заключались в том, что бактерицидный эффект изучали только в отношении грамотрицательных музейных штаммов бактерий. В случае использования клинических штаммов могут быть различия.
Заключение. Возможно обеспечить бактерицидные свойства поверхности погружных металлических конструкций, предназначенных для травматологии и ортопедии, в частности в отношении грамотрицательных бактерий, с использованием известных антибактериальных препаратов. Однако их эффективность зависит от используемого антибиотика и его концентрации.