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Fragestellung: Aufgrund der physiologischen und anatomischen Eigenschaften von Knochen konnte die hohe Erfolgsrate bei der antimikrobiellen Therapie von Infektionen in der Knochenchirurgie noch nicht erreicht werden. In dieser Studie wurde eine antibiotische Beschichtung für metallische Implantate im Verlauf untersucht.

Methodik: Beschichtung: 0,8 mm Titankirschner-Drähte wurden mit einer bioresorbierbaren poly(D,L-lactide) (PDLLA) beschichtet, in die 10 % Gentamicin eingearbeitet wurden. Operation: 60 weibliche Spraque Dawley Ratten wurden in Allgemeinnarkose operiert. Nach Eröffnung des Markraums der linken Tibia wurden die Tiere durch Applikation von 10³ colony forming units (CFU) / 20µl S. aureus (ATCC 49230) infiziert. Zusätzlich wurde entweder ein unbeschichteter (Gruppe II) oder ein Gentamicin-beschichteter K-Draht (Gruppe III) eingebracht. Versuchstiere ohne Kontamination dienten als Kontrolle. Follow up: An den Tagen 0, 3, 7, 14, 21, 28, 35 und 42 nach der Operation wurden die Tiere klinisch auf Zeichen einer Infektion untersucht, Blutproben entnommen und Röntgenaufnahmen der Tibiae in 2 Ebenen angefertigt.

Positronen Emissions Tomographie: Um die lokalen Entzündungsprozesse zu evaluieren wurde die FDG Aufnahme des infizierten Gebietes in zwei Tieren pro Gruppe an den Tagen 1, 7, 14, 21, und 42 post Op gemessen. Hiefür wurden 6 MBq ¹⁸F-Fluorodeoxyglucose (FDG) appliziert und nach 30 min mittels eines 32-module quadHIDAC Kleintier PET-Scanners detektiert. Tötung: 7, 14 und 42 Tage nach der Operation wurden die Tiere getötet, die Kirschnerdrähte entnommen, sowie beide Tibiae explantiert und von Weichteilgewebe befreit.

Mikrobiologische Evaluation: Zum Nachweis einer Infektion wurden die explantierten K-Drähte über Blutagar abgerollt und das bakterielle Wachstum beurteilt.

Biomechanische Testung: In einem Versagenstest wurde das max. Drehmoment der Tibiae bestimmt.

Ergebnisse: Die Blutergebnisse zeigten in keiner Gruppe Zeichen einer Infektion. Zudem fanden sich keine weiteren Zeichen einer Infektion in den Tieren der Kontrollgruppe. Die abgerollten K-Drähte der Gruppe II hingegen waren positive im Nachweis für S. aureus. In den Röntgenbildern dieser Tiere fanden sich weiterhin massive knöcherne Destruktionen und biomechanisch konnte eine signifikante Abnahme der Stabilität gezeigt werden. Im PET sah man nach 14 Tagen eine deutliche Signalanhebung.

Bei Tieren mit einem Gentamicin-beschichteten Draht zeigten sich dagegen weder klinische Zeichen einer Infektion, noch Osteolysen in den Röntgen-Bildern. Die PET-Analysen zeigten hier nach 14 Tagen eine Normalisierung der Werte. Auch das maximale Drehmoment wies im Vergleich zur Gruppe II signifikant höhere Werte auf.

Schlussfolgerung: Gentmicin-beschichtete Implantate scheinen bei der Prävention von Osteomyelitis hoch effektiv zu sein. Über den Verlauf zeigten die Tiere, die mit einem solchen Implantat behandelt wurden, keine Unterschiede zu nicht infizierten Tieren.