Célzott, lokális, antibiotikus terápia lehetősége PMMA-kapszulák közvetítésével

A Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Baleseti és Kézsebészeti Klinika1, az Orvosi Mikrobiológiai és Immunitástani Intézet2 és a Patológiai Intézet közleménye3

Célzott, lokális, antibiotikus terápia lehetősége PMMA-kapszulák közvetítésével DR. BÖRZSEI LÁSZLÓ1, DR. MINTÁL TIBOR1, DR. KOCSIS BÉLA2, DR. KERESKAI LÁSZLÓ3, DR. NYÁRÁDY JÓZSEF1 Érkezett: 2004. július 12.

ÖSSZEFOGLALÁS A szerzők a lokális antibiotikus terápia új módszerét kívánják alkalmazni fertőzések eliminálására. In vitro polymethyl-metacrylat (PMMA) kapszulákat készítettek. Ezen hordozókba gyári kiszerelésű antibiotikumokat helyezve vizsgálták az antibiotikumok diffúzióját az idő függvényében. Az antibiotikumok koncentrációját mikrobiológiai módszerrel határozták meg. A Laky által kidolgozott, nyulak tibiáján in vivo létrehozott krónikus osteomyelitis modell segítségével vizsgálták a Tazocin lokális terápiás hatását. A kísérletesen előidézett osteomyelitist a sebészi debridement-et követően mélyen a velőűrbe helyezett 0.1 ml (piperacillin 0.02 g + 0.005 g tazobactam) gyári kiszerelésű Tazocint tartalmazó PMMA kapszulákkal kezelték. Az in vitro modellen a piperacillin-tazobactam koncentráció a Micrococcus luteus ATCC 9341-re számított minimális inhibíciós koncentráció (MIC) értékek tízszerese–százszorosa volt. In vivo kísérletnél 12 implantált állat esetében 7 nyúl teljes gyógyulását, 3 esetben részleges reparációját tapasztalták. Két állatnál nem volt gyógyulás. A módszer gyors, egyszerű és gazdaságos. Elvileg bármilyen antibiotikum tetszőlegesen választható és célzottan alkalmazható. Kulcsszavak: Antibiotikum – Terápia; Polymethyl-metacrylat; Gyógyszerhordozók; Késleltetett hatású készítmény; Csontcement; Lokális alkalmazás; Osteomyelitis – Gyógyszeres kezelés; Mikrobiológia – Gyógyszerhatás; Állatkísérlet; L. Börzsei, T. Mintál, B. Kocsis, L. Kereskai, J. Nyárády: PMMA capsules in the local antibiotic treatment The authors intend to use a new method in local antibiotic treatment to cure infections. They prepared PMMA capsules in vitro, mixing with antibiotics and examined the antibiotic diffusion in time. Microbiological methods were used to evaluate the antibiotic concentration. According to Laky, they investigated the local therapeutic effect of Tazocin on chronic osteomyelitis model in vivo on rabbit tibia. PMMA capsules with 0,1 ml Tasocin (piperacillin 0,02 g + 0,005 g tazobactam) were introduced into the tibia canal following surgical debridement of the experimental tibia osteomyelitis. In the in vitro model the Minimal Inhibiting Concentration (MIC) of the piperacillin-tazobactam concentration was 10×–100× brighter on the applied Micrococcus luteus ATCC 9341. According to their in vivo experiment 7/12 rabbit recovered completely, 3/12 had partial reparation and 2/12 failed. This method seems to be fast, simple and cost effective. Theoretically, any of the antibiotics can be applied. Key words:

Anti-bacterial agents – Therapy; Drug carriers; Drug delivery systems; Polymethyl metacrylate; Delayed-action preparations; Bone cements; Osteomyelitis – Drug therapy; Microbiology – Drug effects; Anti-infective agents, local; Animals;

BEVEZETÉS A motorizáció elterjedésével gyakorivá váltak a nagyenergiájú sérülések és nőtt a számaránya a súlyos lágyszöveti, ízületi és csontsérüléseknek. A létrejövő szövetkárosodás elősegíti a baktériumok elszaporodását és invázióját. Napjainkban az exogén osteitis, osteomyelitisek száma emelkedik (9). A kórokozók részben a környező lágyrészek gennyes folyamataiból, részben sérülések, nyílt törések, csonton végzett műtéti beavatkozások során fertőzik meg a csontot. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet  2005. 48. 3.

251

A fertőzésekben szerepet játszó baktérium az esetek több mint felében a Staphylococcus aureus ehhez gyakran társulnak Gram-negatív baktériumok, illetve Streptococcus törzsek. A Gram-negatív kórokozók közül a Pseudomonas, Proteus, Escherichia coli, Klebsiella speciesek a leggyakoribbak. A krónikus osteomyelitisek kezelésében meghatározó az ép szövetig hatoló kiterjesztett sebészi debridement a hosszantartó célzott parenteralis antibiotikus terápia mellett, a lokális baktericid szintet biztosító implantátum (PMMA golyólánc, spacer, antibiotikumot tartalmazó biodegradábilis implantátum) és/vagy hyperbaricus oxigénterápia. Manapság egyre többen használják a lokális védekezés módszerét. A helyileg használt antibiotikum csak az alkalmazási területen fejti ki hatását, alkalmazott koncentrációjának töredéke jelenik meg a szisztémás keringésben (8). 1970-ben Buchholz és Engelbrecht bebizonyították, hogy ha por konzisztenciájú antibiotikumot keverünk szintén por állagú csontcementhez, akkor a cement megszilárdulása után abból az antibiotikum képes kijutni (1, 7, 25, 32). Ezt a módszert osteomyelitisek estében is sikerrel alkalmazták (39). A csontcementek kétkomponensű anyagok, leggyakrabban szilárd polymethyl-metacrylat, valamint a szilárdító és polimerizáló komponens keverékei, ritkán használnak más összetételű keveréket (27). Az antibiotikummal kevert cement egy szivacshoz hasonlóan magában tartja az antibiotikumot, de a kötődés módjáról biztos információnk még nincs. A védekezés ezen formájában az antibiotikumnak vízoldékonynak és hőstabilnak kell lennie, hogy elviselje a csontcement polimerizációjakor felszabaduló hőt, mely akár a 100 Celsius fokot is meghaladhatja. (3, 6, 15, 40). Az antibiotikum nem befolyásolhatja a csontcement mechanikai tulajdonságait, és hozzáférhetőnek kell lennie por formában. Eddigi ismereteink szerint a lehetséges antibiotikumok a gentamycin (37, 38), az oxacillin, a cefazolin. Európán kívül használatos még a tobramycin (18, 34), a vancomycin (32, 34) illetve a clindamycin, erythromycin és a cefamandol (14). A lokális antibiotikus terápia során nyilvánvalóan jelentkező probléma, hogy növeli a baktérium rezisztencia kialakulásának veszélyét. Szükséges azonban a fent említett antibiotikumokon kívül más antibiotikumok célzott, lokális alkalmazása is, amelyek mikrobiológiai hatásspektruma különbözik a fentiektől, és hatékony baktericid vagy bakteriosztatikus hatást fejtenek ki. Célul tűztük ki, hogy bizonyítsuk, hogy a PMMA-ból készített vivőedény (kapszula) falán az antibiotikumok átáramolni képesek. Ha ezt bizonyítottuk, akkor nem csak ez a néhány antibiotikum használható lokális antibiotikus terápiára, amelyek vízoldékonyak, por alakban hozzáférhetők és hőstabilak, hanem elvileg bármelyik. Így ismerve a fertőzést okozó baktérium fajtát, illetve annak antibiotikum érzékenységét, célzottan elhelyezhetjük azt az infekció helyén az előzőleg legyártott és sterilizált PMMA-kapszulákban. Ezen in vitro vizsgálatok eredményeit a Laky által 1982-ben közölt nyúl osteitis modell segítségével igyekeztük a gyakorlat számára felhasználhatóvá tenni, vagyis bizonyítani, hogy ezen új antibiotikum hordozóból megfelelő terápiás koncentrációban szabadul fel az antibiotikum, ezáltal sikeresen alkalmazható kísérletesen létrehozott osteomyelitisek esetében (24). ANYAG ÉS MÓDSZER Tazocin tartalmú PMMA kapszulák készítése Magunk által tervezett és kivitelezett présgépet készítettünk bakelitből és alumíniumból. Azonos nagyságú, de különböző falvastagságú edényeket gyártottunk, amelyek 8 mm magas, 6 mm átmérőjű és 0.4 mm falvastagságúak voltak. A gyártás során vízoldékony formaleválasztó oldatot használtunk. Ennek a kapszulákról történt eltávolítása után sterilizáltuk, 100 µl Tazo252

Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet  2005. 48. 3.

cin oldattal (0.02 g piperacillin + 0.005 tazobactam; Wieth-Lederle Pharma, USA) töltöttük és szilikonrúdból készült dugóval zártuk. Tazocin penetrációjának vizsgálata PMMA kapszulákból A lezárt, steril, antibiotikummal telt kapszulákat fiziológiás NaCl-oldatba helyeztük. A kapszulákból diffundáló antibiotikumot mikrobiológiai módszerrel vizsgáltuk. Szűrőpapírból vágott, (Macherey-Nagel Gmbh & Co., Germany) 6 mm átmérőjű korongokkal óránként, később naponta vettünk mintát a sóoldatból. A korongokat véres agar táptalajra (Oxoid Limited, U.K.) oltott Micrococcus luteus ATCC 9341 baktérium teszttörzzsel (22) vizsgáltuk. 24 órás 37 oC-os inkubálás után olvastuk le a gátlási zónákat, melyek átmérője kvantitatívan utal koncentrációra (22). LOKÁLISAN INSZERTÁLT, TAZOCINNAL TÖLTÖTT PMMA „MINI KAPSZULÁK” HATÁSÁNAK VIZSGÁLATA KÍSÉRLETES OSTEOMYELITIS MODELLEN Osteomyelitis létrehozása A PTE Központi Állatházában eltelt kéthetes akklimatizációs periódust követően krónikus osteomyelitist indukáltunk 20 egészséges házinyúl (2.2–2.3 kg) bal tibiáján (24). Az operációkat narkózisban végeztük úgy, hogy a narkózis beálltával a műtéti területet 1%-os Lidocainnal infiltráltuk is. Testsúlykilogrammonként 1–1 ml diazepam (Seduxen) és ketaminum (Calipsol) (Richter Gedeon Rt., Hungary) intramuscularis adását követően a műtéti területet szőrtelenítettük, majd kellő desinficiálás után Betadine (Polyvidonum jodátum komplex, Mundipharma AG-Basel, Swiss) a steril műtéti területre 2–3 ml 1%-os Lidocaint fecskendeztünk. Az állatok bal hátsó lábán végeztük a műtéteket. A tibia proximalis elülső felszínét tártuk fel körülbelül 2–3 cm-es metszésből. A tuberositas tibiae magasságában körülbelül 4×8 mmes csontlemezt véstünk ki, a velőűrt kürettáltuk és fiziológiás sóoldattal kiöblítettük. Az eltávolított corticalis darabot öt percig 1. ábra: Tazocin tartalmú kapszula behelyezése a velőűrbe forró vízfürdőben hagytuk. Ezt a devitalizált csontdarabot, mint preformált sequestert a velőűrbe visszahelyeztük és mellé 1 ml 109 csíra/ml Staphylococcus aureus (OKI 118003) fiziológiás sóoldatban injektáltunk. A műtéti sebet két rétegben zártuk. PMMA-kapszulák behelyezése A proximális tibia véget feltártuk és bakterológiai mintavétel után sequestrotomiát, lágyrész debridement-et és a velőűr kürettázsát végeztük, majd Tazocin tartalmú mini kapszulákat helyeztünk a velőűrbe (piperacillin 2 g + tazobactam 0.5 g 10 ml-enként) (1. ábra). Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet  2005. 48. 3.

253

A kapszulákba 0,1 ml antibiotikumot töltöttünk. A sebeket két rétegben zártuk (n=12). A kontrollcsoport esetében is elvégeztük az operációt (debridement, sequestrotomia, kürettázs) kapszula beültetés nélkül (n=3). Mikrobiológiai vizsgálatok A bakteriológiai vizsgálatokat közvetlenül a mintavétel után végeztük. A direkt leoltás véres és csokoládé agaron, eozin – metilénkék táptalajon, valamint Holman dúsítóban történt. A tenyészeteket mikroszkópos és biokémiai tesztekkel azonosítottuk. A keringésbe jutott antibiotikum mennyiségének kimutatásához minden harmadik napon vérmintát vettünk, és a Tazocin koncentrációt mikrobiológiai lemezöntéses technikával vizsgáltuk (22). A Tazocin MIC értékét Micrococcus luteus ATCC 9341 törzsön határoztuk meg csőhígításos módszerrel (22). Radiológiai vizsgálatok Az első röntgenképeket hat héttel a Staphylococcus aureus-szal történt velőűr infekció után készítettük, hogy megbizonyosodjunk az osteomyelitis kifejlődéséről (2. ábra). A radiológiai vizsgálatok második részét a Tazocinnal telt PMMA kapszulák implantációját követő nyolcadik héten végeztük, valamint vizsgáltuk a kontrollcsoportot is (3. ábra). 2. ábra: Osteomyelitises térdízület

3. ábra: Gyógyult és ép nyúl térdízülete 254


Szövettani vizsgálatok A második röntgenvizsgálatot követően a 15 állatot, altatást követően kivéreztettük, majd eltávolítottuk a bal csípőízületet exartikulálva az állatok végtagját, és mind az implantált, mind a kontrollcsoport mintáit szövettani vizsgálatra küldtük. A nyúl combcsont mintákból pufferezett formalinban (4%, PTE ÁOK Gyógyszertár) történt fixálást követően a lágyrészek egy részét eltávolítottuk, a makroszkóposan kóros megjelenésű izom-, illetve kötőszövetes területekből szövettani vizsgálatra mintát tettünk félre. A csontos anyagot ezt követően szükség szerint változó ideig (általában 5–7 napig) decalcináltuk 56 ˚C-on EDTA-s decalcináló oldatban, melynek összetétele: 270 g Selecton B2 (Interkémia), 32 g NaOH (Interkémia) 1800 cm3 desztillált vízben feloldva, ezt követően az oldat pH-ját 7-re beállítva alkalmazható. Ezután a korábban Genny megjelölt, kapszulát tartalmazó területből teljes harántmetszeteLobgát ket készítettünk. Ezt követően a PTE ÁOK Patológia Intézetében használt rutinnak megfelelően víztelenítő automatában (Miles, VIP típusú) Hypertrophiás csont történt vezetés után a mintákat paraffinba ágyaztuk. A felhasznált vegyszerek sorrendben: izopropil-alkohol (Interké4. ábra: Osteomyelitis szövettani képe mia), xylol (Patho-x, Spektr um-3D), paraffin (Medite). Több síkban metszeteket készítettünk, ezeket haematoxylin-eosinnal festettük (Medite festőautomatában). A deparaffináláshoz xylolt (Histodi- Normál haemopoeticus szövet sol, Spektr um–3D) és izopropil-alkoholt (Interkémia) használRemodellált csont tunk. A fest éshez a haematoxylin oldatot helyben készítettük 5. ábra: Remodellált csontszövet szövettani képe


255

(Mayer-féle haematoxylin, Interkémia) a következő módon: 10 0 0 c m 3 de sz t i llált vízben oldottunk 1 g haematoxylint, 50 g kálium-alumínium-szulfátot, 50 g klorál-hidrátot, 1 g citromsavat és 0.2 g kálium-jodátot (mind Interkémia). Az eosint 1%-os vizes oldat formájában (Interkémia) használtuk. A festést köve6. ábra: tően a metszeteket A Tazocin emissziója grafikusan megjelenítve izopropil-alkoholban, terpineolban (Caola), majd xylolban történt kezelést követően közvetlenül a xylolból Pertexxel fedőautomatában (mindkettő Medite) fedjük. A hisztológiai értékelés során pozitívnak ítéltük a mintát, ha abban a nagy (400×-os) nagyítású látóteret meghaladó kiterjedésben akut, granulocytás gyulladás jeleit, tályogképződést észleltünk (4. ábra). Ha ennél kisebb, illetve néhány sejtes csoportokban elszórtan elhelyezkedő akut lobos folyamat jeleit észleltük reparációs jelenségekkel, akkor minimális residuumról beszéltünk, ha a gyulladásos jelenségek hiányoztak és csak a reparatorikus jelenségek (sarjszövet, heg) voltak jelen, a mintát negatívnak tekintettük az osteomyelitis szempontjából (5. ábra). Amennyiben a lágyrészekben is találtunk akut gyulladásos jelenségeket, azt is feljegyeztük. EREDMÉNYEK A Tazocin felszabadulása PMMA-kapszulából in vitro A Tazocin folyamatosan diffundált át a PMMA kapszula falán 30 napon át. Koncentrációja a fiziológiás oldatban több százszor magasabb volt, mint a minimális inhibíciós koncentráció (MIC: 0.1 μg/ml) Micrococcus luteus esetében (6. ábra). A Tazocin tartalmú, implantált PMMA-kapszulák hatása kísérletes osteomyelitis nyúl-modellen A kísérleteket 20 egészséges állaton végeztük. Első lépésként az összes állatot Staphylococcus aureussal műtétileg fertőztük. Az operált állatokat hetente fizikálisan kontrolláltuk. A műtétet követő harmadik héten négy állatnál étvágytalanságot, gyengeséget, az operált végtag kezdődő sorvadását, a térdízület flexiós contracturáját találtuk. A negyedik héten öt állatot szepszis következtében elvesztettünk. A posztoperatív hatodik héten készült röntgenfelvételek mind a 15 nyúl esetében osteomyelitist igazoltak. Staphylococcus aureust (OKI 118003) izoláltunk az osteomyelitisből vett váladékból. A röntgenvizsgálat után 12 állatnál végeztünk a sebészi beavatkozást követően Tazocinnal telt mini kapszula implantációt a velőűrbe, ez volt a tulajdonképpeni kísérleti csoport. A három kontrollállatnál kapszula beültetés nélküli sebészi debridement történt. A máso256


dik műtétet követő 8. héten elvégzett radiológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a kontrollállatok tibiája duzzadtabb, vaskosabb volt, a corticalis terület jóval vékonyabbnak bizonyult, mint a Tazocin tartalmú PMMA kapszulával kezelt állatok esetében. A fizikális tünetek is alátámasztották a radiológiai képet: a kontrollállatok bal alsó végtagja atrófiás volt, contracturával a bal térdízületben, és szolid fisztula látszott a műtét helyén. Ezzel ellentétben a Tazocin-tartalmú PMMA-kapszulával kezelt állatokból 7 teljesen meggyógyult mind fizikálisan, mind radiológiailag. Három esetben atrófiás bal végtagot és a térdízület minimális contracturáját mutatták a fizikális vizsgálatok, valamint a röntgenképek is csak kis duzzanatot mutattak a medullaris régióban. A radiológiai vizsgálatokat követően az állatokat narkózisban elvéreztettük, majd az operált végtagokat exarticulaltuk a csípőízületben és szövettani vizsgálatokat végeztünk mind az antibiotikummal kezelt, mind a kontroll csoport esetében. Az antibiotikummal nem kezelt kísérleti állatok esetében a femur velőűrének felfúvódását, a corticalis elvékonyodását lehetett látni makroszkóposan. A minta centrumában sárgás-fehér, törmelékeny, necrotikusnak tűnő anyag helyezkedik el. A mikroszkópos vizsgálat során ezen utóbbi területben nagy tömegű granulocytával, lebomló sejtekkel. A környező corticalis csontszövete kiszélesedett, reparáció nyomait mutatja, a szomszédos trabecularis csont átépülésével, az intertrabecularis terekben szintén reparáció, sarjszövet képződés, krónikus lobosodás jeleivel. Az antibiotikummal kezelt kísérleti állatok esetében makroszkóposan a csont nem mutat szembetűnő megvastagodást, csak a behelyezett kapszulának megfelelően. A velőűrben megtartott haemopoeticus szövet látható. Körülötte a trabecularis és corticalis csont az előző mintához képest csak minimális krónikus lobosodás jeleit mutatja, kevés sarjszövettel, a corticalis nem szélesedett ki. MEGBESZÉLÉS Az osteomyelitisek kezelésében a magas lokális antibiotikum koncentráció elérése a cél, amely lehetővé teszi a szisztémás antibiotikum adás elkerülését, egyben ezek mellékhatásainak kiküszöbölését is (26, 36). A PMMA csontcement, amelyet eredetileg fogászati célra fejlesztettek ki, számtalan funkciója mellett antibiotikum hordozóként is alkalmazzák (5). A helyileg alkalmazott antibiotikus kezelés során az antibiotikum csupán minimális koncentrációban kerül a szisztémás keringésbe, így toxikus hatásai elhanyagolhatóak. Továbbá, szisztémás antibiotikum kezelés alatt nehéz megfelelő gyógyszer koncentrációt elérni a fertőzés helyén és gyakori probléma a compliance hiánya is. Ezeket a hátrányokat ki lehet küszöbölni lokális antibiotikus terápiával (20). Újabban biodegradábilis anyagokat alkalmaznak hordozóként, ezek azonban egyrészt drágák, másrészt még kísérleti stádiumban vannak, így nem terjedtek el a gyakorlatban. Meyer és munkatársai poli-(L-lactid)-ból (PLA) biodegradábilis gyöngyöket készítettek, melyben hidrofil ionpárokkal stabilizálták a gentamycin molekulát. Azt tapasztalták, hogy a gyöngyök négy hónapig egyenletesen adják le az antibiotikumot, és ezek több mint 60%-a kioldódik (28). Gerhardt és munkatársai kísérletes biodegradábilis csontcementet [poly(proylene-fumorate)-methylmetacrilate] és PMMA antibiotikum leadását hasonlították össze gentamycin és vancomycin esetében. Patkányokba implantáltak percutan gentamycin és vancomycin PMMA cilindereket, valamint PPF–MMA rudakat. Immunassay-vel és mikrobiológiai agar diffúziós technikával vizsgálták a patkányok antibiotikum koncentrációját a sebváladékban és a vérben. Kéthetes vizsgálat során a PPF–MMA cement magasabb antibiotikum koncentrációt mutatott a sebváladékban, mint a PMMA. Mindkét cement esetében a szérum-antibiotikum Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet  2005. 48. 3.

257

koncentráció 3% alatt volt. A PPF–MMA potenciális terápiás módszerként jön szóba krónikus osteomyelitisek esetében (12). Gerhardt és munkatársai patkány osteomyelitis modellen igazolták, hogy korai időpontban kezdett PMMA és biodegradábilis cement terápiás hatása közt nincs szignifikáns különbség (13). Sanchez és munkatársai három biodegradábilis alkotóból álló implantátum közvetítésével transzportált gentamycint patkány femur modell segítségével (25% hydroxiapatite, 75% tricalcium-phosphate, 20% poly-(L-lactide), 3% gentamycin-sulfate). A gentamycin magas koncentrációban volt jelen a csontban, a vesében és a vérben. A legmagasabb értékeket az első öt napban mérték, de a csontban az antibiotikum koncentráció a minimális baktericid koncentráció felett volt négy hétig (33). Hendricks és munkatársai 6% tobramycint tartalmazó polycaprolactone és PMMA elúciós karaktereit hasonlították össze patkány femur velőüregébe helyezett rudak segítségével. Két csoportra osztották az állatokat. Az elsőbe polycaprolactone rudakat, a másik csoport tagjainak velőüregébe PMMA rudakat helyeztek. 56 nap után mérték a tobramycin koncentrációt a vérben, a csontban és a vizeletben. A csontban szignifikánsan magasabb volt az antibiotikum koncentráció a polycaprolactone esetében. A szérumban egyik csoportnál sem lehetett kimutatni mérhető antibiotikum szintet. Ígéretes lokális biodegradábilis hordozó magas csúcs- és hosszabb kiáramlási idővel tobramycin esetében (18). Saito és munkatársai vancomycin tartalmú hydroxiapatite blokkot implantáltak öt betegbe, akiknél methycillin rezisztens Staphylococcus aureus (MRSA) okozta krónikus osteomyelitis alakult ki. A blokkokat eltávolították, mikor rekonstrukciós sebészeti beavatkozást végeztek. Azt tapasztalták, hogy az antibiotikum az első hónapban gyorsan magas koncentrációba ürül a blokkból. Három hónap alatt a vancomycin 90%-át leadja. Hatásos terápia krónikus osteomyelitisben (32). Ramos és munkatársai PMMA-hoz kevert metronidazolt, gentamycint és metronidazolt +gentamycint, majd 21 napig vizsgálták az antibiotikum kiáramlást. Mindhárom csoportban az első nap mérték a legnagyobb koncentrációkat (63%–66% és 79%) és ennek is 50%-át az első órában. A metronidazol+gentamycin kombináció szignifikánsan több antibiotikumot adott le. Gázsterilizáció és kéthónapos tárolás nem befolyásolta a gyöngyök antibiotikum leadását (31). A spanyol Diez-Pena és munkatársai végeztek kísérleteket a gentamycin tartalmú csontcement oldódási mechanizmusával és kiáramlási kinetikájával kapcsolatban. Azt találták, hogy a törtfelszínek alatti mélyebb rétegekből kevésbé áramlik ki a gentamycin (9). Shirtliff és munkatársai kísérletes MRSA osteomyelitist hozott létre patkányok tibiáján. E fertőzött velőüregben vancomycinnel impregnált PMMA és calcium-hydroxiapatitot helyeztek, majd négy hét terápiás kezelés után vizsgálták a Staphylococcus aureus koncentrációt 1 g csontban. A gyógyulási arány közel azonos volt: PMMA 70%, hydroxiapatit 81% patkány MRSA osteomyelitisben (35). Az általunk kifejlesztett, előre legyártható és sterilizálható 0.1 ml, illetve 0.2 ml térfogatú PMMA-kapszulákba intraoperatíve, vagy előzőleg betölthető és behelyezhető az antibiotikum, amely tetszőlegesen választható és célzottan alkalmazható. A kapszula gyártása olcsó, és egyszerűen kivitelezhető. In vitro kísérletek során a vizsgált antibiotikumok koncentrációja a Micrococcus luteus MIC-érték több tízszeresét, százszorosát is elérték a vizsgált időszakban, 30–40 napon át. Eredményeink azt mutatják, hogy a PMMA-fal kombinált antimikrobás szerek számára (Tazocin) átjárható és koncentrációjuk a kapszulán kívül elérheti a 800–900 µg/ml-t is. Állatkísérleteink során a nyulak tibiáján létrehozott osteomyelitis radiológiai és 258


szövettani módszerekkel vizsgálva az esetek döntő részében gyógyult, vagy reparációs stádiumot mutatott. IRODALOM 1.

Bálint L., Koós Z., Liszt F., Szabó Gy.: Csontcementből történő gentamicin emisszió in vivo detektálása nagyízületi protetizálást követően. Magyar Traumatológia Ortopédia Kézsebészet Plasztikai Sebészet, 2004. 47: 34-42.

2.

Bayston R., Milner R. D. G.: Sustained release of antimicrobial drugs from bone cement. J. Bone Joint Surg. 1982. 64-B: 460-464.

3.

Boda A.: Szeptopál lánc beültetéssel kezelt anya tejének gentamycin tartalma. Orvosi Hetilap, 1990. 131: 22632265.

4.

Boyd R. J., Burke J. F., Colton T.: A double-blind clinical trial of prophylactic antibiotics in hip fractures. J. Bone Joint Surg. 1973. 55-A: 1251-1258.

5.

Breusch, S. J; Kuhn, K. D.: Bone cementes based on polymethylmetacrylate. Orthopäde, 2003. 32: 41-50.

6.

Brien W. W., Salvati E. A., Klein R., Brause B., Stern S.: Antibiotic impregnated bone cement in total hip arthroplasty. Clin. Orthop. 1993. 296: 242-248.

7.

Buchholz H. W., Engelbrecht H.: Über die Depotwirkung einiger Antibiotica bei Vermischung mit dem Kunstharz Palacos. Chirurgica, 1970. 41: 511-515.

8.

Carlsson A. S., Lindgren L., Lindberg L.: Prophylactic antibiotics against early and late deep infections after total hip replacements. Acta Orthop. Scand. 1977. 48: 405-410.

9.

Diez Pena E., Frustos G., Frustos P., Barrales-Rienda J.: Gentamicin sulphate release from a modified acrylic surgical radiopaque bone cement. Influence of the gentamicin concentration on the release process mechanism. Chemical & Pharmaceutical Bullentin. 2002. 50. (9): 1201-1208.

10. Elson R. A., Jepheott A. E., McGechie D. B., Verettas, D.: Antibiotic loaded bone cement J. Bone Joint Surg. 1977. 59-B: 200-205. 11. Ericsson C., Lindgren L., Lindberg L.: Cloxacilin in the prophylaxis of postoperative infections of the hip. J. Bone Joint Surg. 1973. 55-A: 808-813. 12. Gerhart T. N., Roux R. D., Horowitz G., Miller R. L., Hanff P., Hayes W. C.: Antibiotic release from an experimental biodagredable bone cement. J. Orthop. Res. 1988. 6: 585-592. 13. Gerhart T. N., Roux R. D., Hanff P. A., Horowitz G., Renshaw A. A., Hayes W. C.: Antibiotic-loaded biodegradable bone cement for prophylaxis and treatment of experimental osteomyelitis in rats. J. Orthop. Res. 1993. 11: 250-255. 14. Graber H.: A cefalosporin antibiotikumok a kilencvenes években. Lege Artis Medicinae, 1992. 2: 1104-1112. 15. Haas S. S., Brauer G. M., Dickinson G.: A characterization of polymethylmethacrylate bone cement. J. Bone Joint Surg. 1975. 57-A: 380-391. 16. Hedström S. A., Lindgren L., Törholm C., Önnerfalt, R.: Antibiotic containing bone cement beads in the treatment of deep muscle and sceletal infections. Acta Orthop. Scand. 1980. 51: 863-869. 17. Heisel J., Mittelmeier H., Steyns H.: Ergebnisse der Infektionsprophylaxe bei Hüftgelenksallorthroplastik mit Cefamandol. Z. Orthop. 1984. 122: 723-732. 18. Hendricks K. J., Lane D., Burd T. A., Lowry K. J., Day D., Phaup J. G., Anglen J. O.: Elution characteristics of tobramycin from polycaprolactone in a rabbit model. Clin. Orthop. 2001. 392: 418-426. 19. Hill J., Klenermann L., Trustey S., Blowers R.: Diffusion of antibiotics from acrylic bone-cement in vitro J. Bone Joint Surg. 1977. 59-B: 197-199. 20. Holtom P. D., Patzakis M. J.: Newer methods of antimicrobial delivery for bone and joint infections. Instr. Course Lect. 2003. 52: 745-749. 21. Jones R. N., Slepack J. M., Wojeski W. V.: Cefotaxime single-dose surgical prophylaxis in a prepaid group practice: Comparisons with other cephalosporins and ticarcillin/clavulanic acid. Drugs, 1988. 35. Suppl. 2: 116-123. Magyar Traumatológia, Ortopédia, Kézsebészet, Plasztikai Sebészet  2005. 48. 3.

259

22. Jorgensen J. H., Turnidge J. D., Washington J. A.: Antibacterial susceptibility tests: dilution and disk diffusion methods. In: Murray P. R., Baron E. J., Pfaller M. A., Tenover F. C., Yolken R. H. (Eds.): Manual of clinical microbiology. 7. ed. Washington, DC, ASM. 1999. 23. Kappstein I., Daschner F.: Infectionsprophylaxe: Fakten und Mythen. Z. Orthop. 1989. 127: 467-473. 24. Laky R., Horváth A., Kubatov M.: Kísérletes osteomyelitis kezelése tobramycin, illetve cephalotin tartalmú polymetil-metacrilát golyókkal. Magyar Traumatológia Ortopédia Helyreállító Sebészet, 1982. 25: 280-286. 25. Lodenkamper H., Lodenkamper U., Trompa K.: Über die Ausscheidung von Antibiotika aus dem Knochenzement Palacos Z. Orthop. 1982. 120: 801-805. 26. Mader J. T., Shirtliff M. E., Bergquist S. C., Calhoun J.: Antimicrobial treatment of chronic osteomyelitis. Clin. Orthop. 1999. 360: 47-65. 27. McQeen M., Hughes, S. P., May P., Verity L.: Cefuroxim in total joint arthroplasty: intravenous or in bone cement. Arthroplasty, 1990. 5: 169-176. 28. Meyer J. D., Falk R. F., Kelly R. M., Shively J. E., Withrow S. J., Dernell W. S., Kroll D. J., Randolph T. W., Manning M. C.: Preparation and in vitro characterization of gentamycin-impregnated biodegradable beads suitable for treatment of osteomyelitis. J. Pharm. Sci. 1998. 87: 1149-1154. 29. Pavel A., Smith R. L., Larsen I. J.: Prophylactic antibiotics in clean orthopedic surgery. J. Bone Joint Surg. 1974. 56-A: 777-782. 30. Picknell B., Mizen L., Sutherland R.: Antibacterial activity of antibiotics in acryllic bone cement. J. Bone Joint Surg. 1977. 59-B: 157-161. 31. Ramos, J. R., Howard R. D., Pleasant R. S., Moll H. D., Blodgett D. J., Magnin G., Inzana T. J.: Elution of metronidazole and gentamicin from polymethylmethacrylate beads. Vet. Surg. 2003. 32: 251-261. 32. Saito T., Takeuchi R., Hirakawa K., Nagata N., Yoshida T., Koshino T., Okuda K.: Slow-releasing potential of vancomycin-loaded porous hydroxiapatite blocks inplanted into MRSA osteomyelitis. J. Biomed. Mater. Res. 2002. 63: 245-251. 33. Sanchez E., Baro M., Soriani I., Perera A., Evora C.: In vivo–in vitro study of biodegradable and osteointegrable gentamicin bone implants. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2001. 52: 151-158. 34. Scott C. P., Higham P. A., Dumbleton J. H.: Effectiveness of bone cement containing tobramycin. J. Bone Joint Surg. 1999. 81-B: 440-443. 35. Shirtliff M. E., Calhoun J. H., Mader J. T.: Experimental osteomyelitis treatment with antibiotic-impregnated hydroxyapatite. Clin. Orthop. 2002. 239-247. 36. Törholm C. M. D., Lindgren L. M. D., Lindberg L. M. D., Kahlmeter G. M. D.: Total hip joint arthroplasty with gentamicin impregnated bone cement. Clin. Orthop. 1983. 181: 99-106. 37. Wahling H., Dingeldein E.: Antibiotics and bone cements experimental and clinical long- term observations. Acta Orthop. Scand. 1980. 51: 121-127. 38. Wahling H., Dingeldein E., Bergmann R., Reuss K.: The release of gentamicin from polymethylmetacrylate beads. J. Bone Joint Surg. 1978. 60-B: 270-275. 39. Wininger D. A., Fass R. J.: Antibiotic-impregnated cement and beads for orthopedic infections. Antimicrob. Agents Chemother. 1996. 40: 2675-2679. 40. Welch A.: Antibiotics in acrylic bone cement. In vitro studies. J. Biomed. Mater. Res. 1978. 12: 679-700.

Dr. Börzsei László PTE ÁOK OEC Balesetsebészeti és Kézsebészeti Klinika 7641 Pécs, Akác u. 1.

260


Célzott, lokális, antibiotikus terápia lehetősége PMMA-kapszulák közvetítésével

Recommend Documents