Арнольд Васильевич Попков – доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник
Arnold V. Popkov – Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Researcher
Наталья Андреевна Кононович – кандидат ветеринарных наук, ведущий научный сотрудник
Natalia A. Kononovich – Candidate of Veterinary Sciences, Lead Researcher
Дмитрий Арнольдович Попков – доктор медицинских наук, профессор РАН, член-корреспондент Французской академии медицинскихнаук, врач травматолог-ортопед, руководитель Клиники
Dmitry A. Popkov – Doctor of Medical Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, Corresponding Member of the French Academy of Medical Sciences, Head of the Clinic
Наталья Викторовна Годовых – младший научный сотрудник
Natalia V. Godovykh – junior researcher
Сергей Иванович Твердохлебов – кандидат физико-математических наук, доцент
Sergei I. Tverdokhlebov – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor
Евгений Николаевич Больбасов – кандидат технических наук, научный сотрудник
Evgeny N. Bolbasov – P Candidate of Technical Sciences, Researcher
Максим Валерьевич Стогов – доктор биологических наук, доцент, руководитель отдела
Maxim V. Stogov – Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Head of Department
Елена Анатольевна Киреева – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Elena A. Kireeva – Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher
Елена Николаевна Горбач – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
Elena N. Gorbach – Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher
Юрий Юрьевич Литвинов – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник
Yury Yu. Litvinov – Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher
Введение. Проблема имплантат-ассоциированных инфекций в артропластике, остеосинтезе переломов и патологии позвоночника далека от своего разрешения. Перспективной является разработка биоразлагаемых имплантатов с биоактивными свойствами.
Цель. Оценить in vitro бактерицидную активность имплантатов, изготовленных из разлагаемого материала (поликапролактона), пропитанного гидроксиапатитом и антибиотиком.
Материалы и методы. Для изучения доступности антибиотиков цилиндрические образцы из PCL, импрегнированные антибиотиком (n = 6), инкубировали в дистиллированной воде при температуре 37 °С. Для оценки антибактериальных свойств использовали образцы в виде пористых дисков: контроль – образцы из PCL; 1 – образцы из PCL, покрытые антибиотиком и гидроксиапатитом; 2 – образцы из PCL, покрытые только антибиотиком; 3 – образцы из PCL, покрытые только гидроксиапатитом (n = 6 на каждый вид тестируемых образцов). Применяли диско-диффузионный метод определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам. Использовали штаммы микробов S. aureus ATCC 25923, P. aeruginosa ATCC 27853 и E. coli АТСС 25922. Тест-микроорганизмы культивировали на говяжье-пептонном агаре (МПА) при 37 °С в течение 24 часов. Количественные данные подвергали статистической обработке.
Результаты. Определили, что 82,6 % антибиотика выделяется в течение первых суток инкубации и 8,2 % – на вторые сутки. Контрольные образцы не оказали бактерицидного действия. У образцов 3 выявлен антибактериальный эффект в отношении культуры E. coli. Образцы 1 и 2 в равной степени продемонстрировали значительное ингибирование роста S. aureus, P. aeruginosa, E. coli. Обсуждение. Большая часть антибиотика выделяется в гидролизат в течение первых двух суток инкубации. Пористые имплантаты, изготовленные из PCL и пропитанные антибиотиком, обладают выраженной антимикробной активностью в отношении наиболее распространенных грамотрицательных и грамположительных бактерий, вызывающих гнойные осложнения в хирургической практике. Наноструктурированный гидроксиапатит на поверхности имплантата не снижает бактерицидную активность.
Заключение. Имплантаты из пористого поликапролактона, наполненные гидроксиапатитом и антибиотиками, будут способствовать стимуляции регенерации кости и одновременно обеспечивать антимикробный эффект. Наноструктурированный гидроксиапатит на поверхности имплантата не снижает бактерицидную активность.
Introduction The problem of implant-associated infections is far from being solved in arthroplasty, osteosynthesis of fractures, and spinal pathology. The development of biodegradable implants with bioactive properties is a promising direction.
The purpose of this study was to evaluate the in vitro bactericidal activity of implants made from a degradable material polycaprolactone (PCL) impregnated with hydroxyapatite and an antibiotic.
Material and methods To study antibiotic availability, antibiotic-impregnated PCL cylindrical samples (n = 6) were incubated in distilled water at 37 °C. To evaluate the antibacterial properties, samples in the form of porous disks were used: control samples from PCL; 1) PCL samples coated with antibiotic and hydroxyapatite; 2) PCL samples coated only with antibiotic; 3) PCL samples coated only with hydroxyapatite; (n = 6 for each type of tested samples). The disk diffusion method was used to determine the sensitivity of microorganisms to antibiotics. The microbial strains used were S. aureus ATCC 25923, P. aeruginosa ATCC 27853 and E. coli ATCC 25922. Test microorganisms were cultivated on beef peptone agar (MPA) at 37 °C for 24 hours. Quantitative data were subjected to statistical processing.
Results It was determined that 82.6 % of the antibiotic was released during the first day of incubation and 8.2 % on the second day. Control samples did not show a bactericidal effect. Samples 3 showed an antibacterial effect against E. coli culture. Samples 1 and 2 equally demonstrated significant inhibition of the growth of S. aureus, P. aeruginosa, and E. coli.
Discussion Most of the antibiotic is released into the hydrolyzate during the first two days of incubation. Porous implants made of PCL and impregnated with an antibiotic have pronounced antimicrobial activity against the most common gram-negative and gram-positive bacteria that cause purulent complications in surgical practice. Nanostructured hydroxyapatite on the surface of the implant does not reduce bactericidal activity.
Conclusions Porous polycaprolactone implants filled with hydroxyapatite and antibiotics are targeted to stimulate bone regeneration and simultaneously ensure antimicrobial activity. Nanostructured hydroxyapatite on the implant surface does not decrease bactericidal activity.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.