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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Antimikrobielle Aktivität und Zellverträglichkeit von nanopartikulärem Silberknochenzement: eine in-vitro-Untersuchung

Meeting Abstract (DGU 2004)

  • S. Meissner - Justus-Liebig-Universität Giessen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Giessen
  • V. Alt - Justus-Liebig-Universität Giessen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Giessen
  • P. Steinrücke - Bio-Gate GmbH, Nürnberg
  • P. Seidel - Coripharm GmbH & Co. KG, Dieburg
  • E. Domann - Justus-Liebig-Universität Giessen, Institut für Medizinische Mikrobiologie, Giessen
  • R. Schnettler - Justus-Liebig-Universität Giessen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Giessen

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguE4-464

The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://www.egms.de/en/meetings/dgu2004/04dgu0175.shtml

Published: October 19, 2004

© 2004 Meissner et al.
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Fragestellung

Infektionen mit multiresistenten Bakterien sind schwerwiegende Komplikationen in der Endoprothetik und treten immer häufiger auf. Fragestellung dieser Studie war, ob ein neuartiger, nanopartikulärer Silberknochenzement in einem in-vitro-Proliferationstest eine höhere antimikrobielle Wirksamkeit als Antibiotika-Zemente und eine gute Zellverträglichkeit aufweist.

Methoden

Silber mit einer Partikelgröße von 5-50 nm wurde in Konzentrationen von 0,1%, 0,5% und 1,0% einem Polymethylmetacrylat(PMMA)-Knochenzement beigefügt. Die antimikrobielle Aktivität von nanopartikulärem Silberknochenzement mit unterschiedlicher NanoSilber-Konzentration wurde gegen multiresistente Staphylokokken und gramnegative Keime mit unterschiedlichen Biofilmbildungsaktivitäten getestet. Als Vergleich dienten Gentamicin- und Tobramycin-Zement sowie PMMA-Zement ohne den Zusatz antibakterieller Substanzen. Als Testmethode wurde ein in-vitro-Proliferationstest verwendet, der nach Adhäsion der Bakterien auf der Zementoberfläche die Aussaat von Tochterzellen von der Zementoberfläche semi-quantitativ in Form von Zeit-Proliferations-Kurven erfasste.

Zur Bestimmung der Zytotoxizität wurde ein Extraktionsmedium-Test mit Mausfibroblasten durchgeführt und dabei die LDH-Freisetzung, die Anzahl der vitalen Zellen und der Gesamtproteingehalt der inkubierten Fibroblasten gemessen. Als nicht-toxische Kontrolle diente reines Zellkulturmedium, als toxische Kontrolle Triton X 100. Desweiteren wurde das Anwuchsverhalten humaner Osteoblasten auf nanopartikulärem Silberzement 1% fluoreszenzmikroskopisch bestimmt.

Ergebnisse

Die antimikrobielle Wirkung von nanopartikulärem Silberknochenzement war konzentrationsabhängig. Nanopartikulärer Silberknochenzement 1% zeigte bei allen getesteten Bakterien eine antibakterielle Wirkung, einschließlich MRSA und MRSE. Gentamicin- bzw. Tobramycin-Zement war gegen Keime, die eine hohe Resistenz gegen Gentamicin bzw. Tobramycin aufwiesen, wirkungslos. PMMA-Zement ohne den Zusatz antibakterieller Substanzen konnte die Proliferation keines der getesteten Keime verhindern und zeigte somit keine antimikrobielle Aktivität.

Hinsichtlich der LDH-Freisetzung, der Anzahl vitaler Zellen und des Proteingehalts der Mausfibroblasten bestand kein signifikanter Unterschied zwischen nanopartikulärem Silberknochenzement 1% und der nicht-toxischen Kontrolle. Auch in dem Anwuchsversuch humaner Osteoblasten zeigten sich keine Unterschiede zwischen Silberknochenzement und dem Zellkulturmedium.

Schlussfolgerungen

Nanopartikulärer Silberknochenzement 1% wies eine hervorragende antimikrobielle Aktivität gegen multiresistente Keime auf, die weder von Gentamicin- noch von Tobramycin-Zement erreicht wurde. Desweiteren zeigte dieser Zement eine gute Biokompatibilität.

Lässt sich die Kombination beider Eigenschaften in einem nächsten Schritt in vivo bestätigen, kann nanopartikulärer Silberknochenzement 1% zu einer neuen Alternative in der Endoprothetik werden.