¹Klinik für Allgemeine Orthopädie und Tumororthopädie, Universitätsklinikum Münster, Münster, Deutschland
²Zentrallabor, Universitätsklinikum Münster, Münster, Deutschland
³Institut für medizinische Mikrobiologie, Universitätsklinikum Münster, Münster, Deutschland

Text

Zielsetzung und Fragestellung: Implantat-assoziierte Infektionen sind ein wesentliches Problem in der orthopädischen Chirurgie. Insbesondere bei Megaendoprothesen besteht ein hohes Risiko für periprothetische Infektionen. Diese werden häufig durch Biofilme von Staphylococcus aureus oder coagulase-negativen Staphylokokken wie Staphylococcus epidermidis verursacht. Zur Bekämpfung dieser Infektionen wurde eine Implantatbeschichtung aus Poly-L-Lactat (PLLA) und Silber entwickelt, die auf zwei Arten auf die Infektion einwirken soll: präventiv und therapeutisch. Die Therapie erfolgt durch eine Booster-Aktivierung mit einem Stoßwellengerät (extrakorporale Stoßwellentherapie; ESWT). In dieser Studie wird untersucht, ob die Beschichtung allein und/oder die zusätzliche Anwendung von Stoßwellen zur Freisetzung von Silberionen (Ag⁺) einen antibakteriellen Effekt in vitro hervorruft.

Material und Methoden: Zur Untersuchung des anti-infektiven Effekts durch die Aktivierung der Beschichtung auf Biofilm wurde zunächst ein 24-stündiges Wachstum eines Staphylococcus epidermidis RP62A Biofilms auf zwölf unbeschichteten und zwölf mit PLLA + 6% Ag+ beschichteten Titan-Proben bei 37°C ermöglicht. Im Anschluss wurden die Hälfte der Proben in 1mL PBS in einem sterilen Probenbeutel mit je 1.000 fokussierten ESWT-Impulsen in vier Quadranten beschossen (Gesamtenergie pro Probe: 40,55 J). Die Auswertung einer Hälfte der Gruppen erfolgte direkt, während die andere Hälfte für weitere 24Stunden bei 37°C inkubiert wurde. Die Analyse des Mediums und des Biofilms (nach einer fünfminütigen Sonikation der Proben) erfolgte mittels Kolonienzählung nach serieller Verdünnung. Die statistische Auswertung wurde mittels two-way ANOVA und Tukey's multiple comparison test durchgeführt.

Ergebnisse: Die unbeschichteten Kontrollgruppen (ohne ESWT) wiesen sowohl eine ausgeprägte Präsenz von planktonischen Bakterien im Medium als auch einen stabilen Biofilm auf den Proben auf. Bereits unmittelbar nach der ESWT wurde eine signifikante Reduktion der Bakterienlast bei den beschichteten Proben beobachtet. Die Anwendung von Stoßwellen auf unbeschichteten Proben führte ebenso zu einer signifikanten, wenn auch leichteren Reduktion. Nur die Kombination von beschichteten Proben und der Anwendung von Stoßwellen führte zu einer vollständigen Elimination der Bakterien im Medium und Biofilm.

Diskussion und Schlussfolgerung: Die vorliegenden Ergebnisse stützen die Hypothese, dass die Kombination aus Stoßwelle und Beschichtung die Bakterien vollständig abtöten kann. In einem klinischen Kontext könnte die Aktivierung der Beschichtung folglich als nicht-invasive Ergänzung in der Therapie zur Bekämpfung von Implantat-assoziierten Infektionen eingesetzt werden.

Abbildung 1 [Abb. 1]