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Fragestellung: Auch wenn die Infektionsrate nach Gelenkersatz relativ gering (0,5-3%) ist, sind Revisionen von Prothesen und Osteosynthesen von offenen Frakturen mit einer geschätzten Infektionsrate von bis zu 40% verbunden. Traumatisiertes und vernarbtes Gewebe, Knochennekrosen und Fremdkörperoberflächen, sowie weitere allgemeine prädisponierenden Faktoren (z.B. Diabetes mellitus und periphere arterielle Verschlusskrankheit) begünstigen Infektionen. Die gram-positiven Bakterien Staphylococcus aureus und S. epidermidis sind die wichtigsten Erreger der Knochenerkrankung Osteomyelitis. Die Ansiedelung dieser Bakterien an Fremdkörperoberflächen wie Endoprothesen induziert die Synthese einer bakteriellen extrazellulären Polysaccharid-Matrix. Dieser Biofilm wirkt u.a. als Barriere für die antibiotische Behandlung. Das Antibiotikum Rifampicin zeigt herausragende Diffusionseigenschaften in das Knochengewebe und wird zudem als Mittel der Wahl zur Verhinderung und Bekämpfung von bakteriellen Biofilmen genutzt. Um eine sofortige Freisetzung und dadurch bedingte Gewebeschäden zu vermeiden, wurde das Antibiotikum in einem langsam biologisch abbaubaren Lack auf der Basis von Polymilchsäure gelöst.

Methodik: Rifampicin wird zusammen mit der Lacksubstanz in einem geeigneten organischen Lösungsmittel klar gelöst. Durch Tauchen der Prothese und anschließender Entfernung des Lösungsmittels wird ein dünner Lackfilm aufgebracht. Die antibiotische Aktivität wurde anhand von mikrobiologischen Tests (Biofilmbildung) mit Kulturen aus S. aureus und S. epidermidis geprüft.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Auf der Prothese entsteht durch dieses Verfahren ein etwa 10 µm dicker fester Film, aus welchem der Wirkstoff kontinuierlich über einen längeren Zeitraum herausdiffundiert. Durch Modifikation der Polymilchsäure kann die Abbaurate des Lackes variiert werden (Tage bis Monate). Zudem wurden Polymilchsäuren verwendet, die ph-neutrale, vollständig resorbierbare Abbauprodukte liefern. Somit besteht bei Abrieb während der Implantation nicht die Gefahr, dass Lackreste dauerhaft im Körper verbleiben. Auch ist durch den Abbau des Lackes die Verweildauer des Antibiotikums im Körper begrenzt. Bei früheren Studien wurden Suspensionen von Antibiotika in einer Lösung von Polymilchsäure verwendet. Die von uns verwendeten echten Lösungen ergeben eine gleichmäßige Verteilung im Lack. Das Elutionsverhalten im kontinuierlichen Fließkammerversuch beim Spülen mit PBS-Lösung (1ml/min) wurde dadurch deutlich verbessert, dass die Freisetzung asymptotisch verläuft. Auch die mikrobiologische Analyse ergab eine hohe Wirksamkeit im Hemmhoftest und bei der Verhinderung einer Biofilmbildung. Um eine Resistenzbildung zu vermeiden, können außerdem zusätzlich weitere Antibiotika (Daptomycin, Vancomycin, Teicoplanin) eingebracht werden.

Es ist zu vermuten, dass durch den Einsatz von Implantaten, die mit diesen biologisch abbaubaren, antibiotischen Lacken beschichtet sind, die Infektionsraten deutlich verringert werden können.