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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

26. - 29.10.2010, Berlin

Sequentielle Freisetzung von Gentamicin und BMP-2 aus einer Implantatbeschichtung

Meeting Abstract

  • C. Strobel - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany
  • N. Bormann - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany
  • G. Schmidmaier - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie,Julius Wolff Institut, Berlin, Germany
  • B. Wildemann - Charité-Universitätsmedizin Berlin, Julius Wolff Institut, BCRT, CMSC, Berlin, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 74. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 96. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 51. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 26.-29.10.2010. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2010. DocEF15-484

DOI: 10.3205/10dkou043, URN: urn:nbn:de:0183-10dkou0432

Veröffentlicht: 21. Oktober 2010

© 2010 Strobel et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die lokale Applikation von Wachstumsfaktoren kann die Knochenheilung stimulieren und die zusätzlich lokale Gabe von Antibiotika könnte Infekten vorbeugen. Ziel war die Entwicklung eines zeitlich gesteuerten Freisetzungssystems mit einer initialen Freigabe von Gentamicin (Genta), gefolgt von einer retardierten Freisetzung von BMP-2 zur Therapie der gestörten Knochenheilung. Poly(D,L-Laktid) (PDLLA) dient als Träger zur Inkorporierung von Substanzen und zur Beschichtung von Osteosynthesen.

Methodik: Zur Modifizierung der Freisetzung wurde das Verhältnis zwischen PDLLA und dem Lösungsmittel Ethylacetat variiert, Genta in unterschiedlichen Konzentrationen eingearbeitet und damit K-Drähte beschichtet.

Weiter wurden Drähte mit 10% w/w Genta in Kombination mit 3% w/w BMP-2 beschichtet, welche in 1- bzw. 3-fach konzentrierte PDLLA-Lösungen eingearbeitet waren. Die Elution erfolgte in PBS mit wöchentlicher Genta und BMP-2 Quantifizierung. Die Aktivität von Genta im Eluat wurde im Hemmhoftest analysiert. Zur Untersuchung der BMP-2-Aktivität wurden beschichtete Drähte mit Myoblasten (C2C12) inkubiert und die Osteoinduktivität anhand der Messungen von Zell- und Alkalische Phosphatase Aktivität (ALP) beurteilt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Drähte mit geringer konzentrierten Genta-Beschichtungen zeigten eine deutlich verzögerte Freisetzung in Abhängigkeit von der PDLLA-Menge, während die höher konzentrierten Genta-Beschichtungen zur frühen Freisetzung führten. Die Kombination von Genta und BMP-2 zeigte eine initiale Genta-Freisetzung innerhalb der ersten Stunden, wohingegen bei BMP-2 eine verzögerte Freisetzung nach 3 Tagen einsetzte und kontinuierlich bis zur 3. Woche anstieg. Im Hemmhoftest bildeten sich bei frühen Eluatproben große Höfe, welche deutlich über die Elutionszeit abnahmen. Die Aktivität von BMP-2 in vitro zeigte eine schwache ALP nach 3 Tagen, ansteigend zu einem klaren Peak nach 14 Tagen, gefolgt von reduzierter ALP über 6 Wochen. Die Konzentration von beidem, PDLLA und der inkorporierten Substanzen, beeinflussen die Freisetzung der Substanzen aus dieser Beschichtung von Implantaten. Eine hohe PDLLA-Konzentration mit einer kleinen Menge von BMP-2 als erste Schicht und eine geringere PDLLA-Konzentration mit einer höheren Genta-Menge als zweite Schicht, führte zu einer initialen Freisetzung des Antibiotika in Kombination mit einer gleichförmig verzögerten Freisetzung von BMP-2. Genta hatte eine hohe Aktivität in der frühen Phase, während BMP-2 eine verzögerte und lang anhaltende Aktivität zeigte.

Das Freisetzungsprofil von BMP-2 ist übereinstimmend mit einer Studie [Beetz et al. Gene Ther. 2007], welche einen positiven Effekt auf die Knochenheilung bei verzögerter BMP-2 Applikation zeigte. Im Gegensatz zu anderen Studien wird nur ein Polymer zur Realisierung der sequentiellen Freisetzung von zwei verschiedenen Substanzen verwendet. Weiterführend soll die sequentielle Aktivität des Antibiotika und des BMPs in vivo an einem Pseudarthrosemodell in der Ratte getestet werden.