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Fragestellung: In der Behandlung chronischer periprothetischer Infekte (PPI) im Z. n. Knie-TEP Implantation werden verschiedene Fixateurstäbe (Kohlefaser- oder Stahlstäbe) zur temporären Arthrodese mittels PMMA armiertem fixen Spacer verwendet. Da intrakorporale Verwendung dieser Materialien ursprünglich nicht vorgesehen war, finden sich über die individuelle bakterielle Adhäsion beider Materialien keine Daten. In dieser Studie wird die qualitative und quantitative bakterielle Adhäsion auf Kohlefaser- und Stahlstäben mit Staph. aureus und E.coli untersucht und direkt miteinander verglichen.

Methodik: Für die experimentelle Studie wurden Kohlefaser- und Stahlstäbe mit einem Durchmesser von 1,1 cm auf eine Länge von 2,5 cm zugeschnitten. Das Probenmaterial wurde im Autoklaven bei 121°C sterilisiert und die Enden der hohlen Stahlrohre und der Kohlefaserstäbe mit Kunststoffkappen verschlossen. Hierdurch wurde die Größe der zu untersuchenden Oberfläche vereinheitlicht. Für die Besiedlung wurden Staphylococcus aureus (DSMZ 1104) sowie Escherichia coli (DSMZ 6897) als Vertreter der grampositiven und -negativen Keime ausgesucht. Ihre Kultivierung erfolgte in einem Hirn-Herz-Boullion (BHI) und zusätzlich in einem RPMI + 10% FKS-Medium. Die Konzentrationsbestimmung geschah mittels eines Trübungsmessgerätes sowie Verifizierung durch eine Verdünnungsreihe. Die adhärierenden Keime wurden sowohl mittels Fluoreszenzmikroskopie als auch quantitativ nach Ultraschallablösung (Sonikation) im Ausstrich untersucht. Zusätzlich wurde ein Rasterelektronenmikroskop (REM)-Bild angefertigt, um die topographische Anordnung zu untersuchen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Auswertung der Fluoreszenzmikroskopie zeigt für beide Materialien eine überwiegend gleichmäßige Verteilung der Keime auf deren Oberfläche. Auf den glatten Stahlstäben wurde eine zufällige Keimverteilung beobachtet, während auf den Kohlefaserstäben eine Orientierung entlang der Faserstruktur nachgewiesen wurde. Diese Beobachtung wurde durch das REM bestätigt.

Bei der Beurteilung der Sonikationsergebnisse ließen sich bei einer Verdünnung von 1:10.000 20 S. aureus Kolonien bei den Kohlefaserproben und 21 Kolonien bei den Stahlproben zählen. Die Untersuchung des E. coli zeigte 1 Kolonie auf der Kohlefaser- und 3 auf der Stahloberfläche. Ein signifikanter Mengenunterschied der adhärenten Keime auf den beiden Materialien war nicht festzustellen.

Die Versuchsanordnungen wurden für den S. aureus im RPMI-FKS-Medium wiederholt. Erneut konnten die Bakterien auf beiden Materialien in gleichem Maße anhaften. Ein Einfluss des Nährmediums auf das Adhäsionsverhalten erscheint unwahrscheinlich.

Für die Verwendung von Kohlfaser- oder Stahlstäben im Rahmen einer temporären Arthrodese ergeben sich damit hinsichtlich der bakteriellen Adhäsionseigenschaften keine signifikanten Unterschiede. Unter dem Aspekt des deutlich günstigeren Einkaufspreises für die Stahlstäbe ist deren Verwendung sinnvoll und mit keinerlei Nachteil gegenüber den teureren Kohlefaserstäben verbunden.