In vitro μελέτη προσρόφησης και απελευθέρωσης αντιβιοτικών από ομογενοποιημένα οστικά μοσχεύματα στον περιβάλλοντα χώρο

Abstract

Effective therapeutic management of chronic osteomyelitis requires surgical debridement and long-term administration of oral antibiotics. Failure often occurs as a result of the defective pharmacokinetics of the great majority of antimicrobials in bone which leads to poor penetration and to subsequent low tissue concentrations. The main attempt to overcome that difficulty was the evolution of systems of local antibiotic release which are divided into biodegradable and nonbiodegradable. The polymethylmethacrylate (PMMA) beads are the major representative of the non-biodegradable carrier systems which however require surgical removal upon completion of drug release. Biodegradable carriers do not necessitate surgical removal. Some authors have proposed the application of bone allografts from cancellous bone as biodegradable carriers. Few studies exist describing their characteristics where vancomycin is the most widely applied antimicrobial due to its activity against Staphylococcus aureus which is the main cause of chronic osteomyelitis. Adsorption of antimicrobials is based on their impregnation in a prepared solution. Since most cases of chronic osteomyelitis are caused by staphylococci either susceptible or resistant to methicillin, evaluated systems of local release should test for elution of antistaphylococcal agents. The present study described the characteristics of cancellous bone allografts as carriers of three other antimicrobial agents with anti-staphylococcal activity, namely moxifloxacin, fusidic acid and teicoplanin. Particles of cancellous bone were taken under sterile conditions from the head of the right or left femoral bone of five different patients who were subject to programmed total hip arthroplasty. Particles were cut upon entrance in the hip joint and weighted. They were compressed into a wire-mesh cylinder made of stainless steel of the following dimensions: 11 mm diameter; 13 mm height. The total weight of bone particles compressed into each cylinder was one gram. The prepared cylinder was impregnated into five ml of sterile solution of 100 mg/ml of antimicrobials in Sterile Water or Phospate Buffered Saline pH: 7.2 in a sterile tube. Moxifloxacin, fusidic acid and teicoplanin were provided as white, watersoluble, amorphous powders. Ten replicas of each cylinder were prepared which were impregnated for one hour into the antimicrobials; five into fusidic acid and five into teicoplanin. As for moxifloxacin a total of 15 replicas were prepared which were impregnated as follows: one hour five replicas; 24 hours five replicas; and 48 hours five replicas. All replicas were incubated separately at 36oC in 5 ml of Mueller Hinton broth and transferred daily under aseptic conditions into a new elution tube for a total of 42 days. Broth samples were kept refrigerated at -800C until assayed. 15 Concentrations of antimicrobials were estimated in broth samples of days 1 to 30 and of days 33, 36, 39 and 42...

Η διαχείριση των ασθενών με χρόνια οστεομυελίτιδα περιλαμβάνει τον χει- ρουργικό καθαρισμό και την επί μακρόν χορήγηση αντιμικροβιακών παραγόντων από του στόματος. Η αποτυχία της θεραπευτικής αγωγής οφείλεται κυρίως στην κακή φαρμακοκινητική της πλειονότητας των αντιβιοτικών σε ό,τι αφορά στα οστά όπερ σημαίνει την πτωχή διείσδυση εντός αυτών και άρα τις χαμηλές ιστικές συ- γκεντρώσεις. Η ανάπτυξη των συστημάτων μεταφοράς αντιβιοτικών ήρθε να υ- περκεράσει αυτή τη δυσκολία. Τα πολυμεθυλμεθακρυλικά σφαιρίδια (PMMA beads) αποτελούν τον κύριο εκ- πρόσωπο των μη αποδομήσιμων συστημάτων μεταφοράς. Το μειονέκτημά τους είναι η αναγκαιότητα της δεύτερης χειρουργικής επέμβασης για την αφαίρεσή τους. Αντίθετα, χειρουργική αφαίρεση δεν απαιτείται όταν χρησιμοποιούνται βιοα- ποδομήσιμοι μεταφορείς. Κάποιοι συγγραφείς πρότειναν τη χρησιμοποίηση οστι- κών μοσχευμάτων από σπογγώδες οστό σαν συστήματα μεταφοράς αντιβιοτικών. Λίγες είναι οι δημοσιευμένες μελέτες που εντρυφούν στα χαρακτηριστικά τους. Τα συστήματα μεταφοράς για την τοπική απελευθέρωση αντιβιοτικών θα πρέπει ου- σιαστικά να μεταφέρουν αντισταφυλοκοκκικούς παράγοντες αφού η πλειονότητα των περιπτώσεων οφείλεται σε σταφυλόκοκκους ευαίσθητους ή ανθεκτικούς στη μεθικιλλίνη. Η παρούσα μελέτη διαπραγματεύεται τα χαρακτηριστικά απελευθέ- ρωσης της μοξιφλοξασίνης, του φουσιδικού οξέος και της τεiκοπλανίνης, τριών παραγόντων με γνωστή αντισταφυλοκοκκική δράση, από ομογενοποιημένα αν- θρώπινα οστικά μοσχεύματα. Οστικά μοσχεύματα σπογγώδους οστού ελήφθησαν υπό άσηπτες συνθήκες από τις κεφαλές των μηριαίων οστών ασθενών που υποβλήθηκαν σε προγραμ- ματισμένη ολική αρθροπλαστική ισχίου. Οι κεφαλές των μηριαίων οστών μετά την απόψυξή τους ομογενοποιήθηκαν υπό άσηπτες συνθήκες χρησιμοποιώντας αποστειρωμένα γουδιά. ~1 γραμμάριο κατακερματισμένου οστού συμπιέστηκε σε μικρό ανοξείδωτο μεταλλικό κύλινδρο (~1.1 cm διάμετρος και ~1.3 cm ύψος) που έφερε οπές. Η ίδια διαδικασία έγινε ξεχωριστά για κάθε αντιβιοτικό δημιουργώ- ντας μία ομάδα των 5 κυλίνδρων για την τεϊκοπλανίνη, μία ομάδα των 5 κυλίν- δρων για το φουσιδικό οξύ και τρεις ομάδες των 5 κυλίνδρων η κάθε μία για τη μοξιφλοξασίνη ώστε να εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά απελευθέρωσης όταν διαφοροποιήσουμε τη διάρκεια εμποτισμού του οστού. 0.5g πρότυπης ουσίας από το κάθε αντιβιοτικό (API, Active Product Ingredient) υπό τη μορφή άμορφης, υδατοδιαλυτής, λευκής σκόνης διαλύθηκε σε 5 ml δια- λύματος αποστειρωμένου ύδατος (πλην των κυλίνδρων του φουσιδικού οξέος όπου λόγω της μη διαλυτότητάς του φαρμάκου χρησιμοποιήθηκε ρυθμιστικό διά- λυμα (phosphate buffer solution)) ώστε η αναλογία αντιβιοτικού προς διάλυμα να είναι 1:10 (100 mg/ml). 11 Ο εμποτισμός των οστών διήρκησε μία ώρα σε θερμοκρασία δωματίου...