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Fragestellung: Eine der häufigsten Revisionsursachen nach endoprothetischem Gelenkersatz ist die periprothetische Infektion (PPI). Der zweizeitige septische Endoprothesenwechsel wird weltweit als Goldstandard für chronische PPI angesehen. Die Verwendung von antibiotikahaltigen Zementspacern nach Explantation der Prothesenkomponenten führt zu verbesserten Weichteilverhältnissen und hohen lokalen Antibiotikakonzentrationen. In dieser Studie haben wir die biomechanischen und pharmakokinetischen Eigenschaften von kommerziell erhältlichen Knochenzementen mit zusätzlich per Hand beigemischten Antibiotika in-vitro miteinander verglichen. Ziel dieser Studie war, einen Zement mit einem Antibiotikamischverhältnis zu finden, der den besten Kompromiss zwischen gewünschten pharmakokinetischen Eigenschaften und mechanischer Stabilität besitzt.

Methodik: Verschiedene Mengen Antibiotika-Pulver (Vancomycin und Gentamicin) wurden manuell zu häufig verwendeten und kommerziell erhältlichen PMMA-Zementen (Palacos R+G, Copal G+V und Copal spacem) gegeben und zu definierten rechteckigen Zementblöcken (3,3x10x75mm; ISO 5833) gegossen. Aus drei verschiedenen Zementen entstanden 6 Spacer-Gruppen mit zwei unterschiedlichen Antibiotikagesamtmengen (0,5g Gentamicin + 2g Vancomycin und 0,5g Gentamicin + 4g Vancomycin). Von jeder Spacer-Gruppe wurden 5 identische Spacer-Proben (insgesamt 30 Proben, 10 Messzeitpunkte, 300 Analysen) jeweils einzeln in 40ml PBS-Puffer (Phosphatgepufferte Salzlösung) inkubiert und die Antibiotikafreisetzung zu definierten Zeitpunkten über 6 Wochen bestimmt. Darüber hinaus wurden alle Spacer-Proben auf ihre mechanischen Eigenschaften zu Beginn und nach 6 Wochen gemäß DIN-Norm (ISO 5833:2002) im Vierpunkt-Biegestress-Test untersucht.

Ergebnisse: Es zeigten sich signifikante Unterschiede in der Antibiotikafreisetzung zwischen den drei verwendeten PMMA-Zementen. Spacer-Proben mit einer höheren Vancomycin-Menge setzten sowohl mehr Vancomycin, als auch Gentamicin frei. Das Freisetzungsmaximum beider Antibiotika wurde in allen Proben innerhalb der ersten 24 Stunden erreicht und fiel anschließend über den gemessenen Zeitraum von 6 Wochen stetig ab. Auch in der mechanischen Testung (Vierpunkt-Biegestress-Test) zeigten sich zwischen den verschiedenen PMMA-Zementen signifikante Unterschiede. Allen gemeinsam war die signifikante Abnahme der Biegefestigkeit bei zunehmender Antibiotikamenge sowie die Abnahme über die Inkubationszeit.

Schlussfolgerung: Um ausreichend hohe Antibiotikakonzentrationen zu erreichen ist eine zusätzliche manuelle Antibiotikabeimischung empfehlenswert. Zu bedenken ist jedoch, dass es hierdurch zu einer Abnahme der mechanischen Stabilität kommt. Die Wahl des kommerziell erhältlichen PMMA-Zementes hat dabei signifikanten Einfluss auf die Antibiotikafreisetzung sowie mechanische Stabilität und somit möglicherweise auch für den Therapieerfolg. Ob die beobachteten Effekte tatsächlich klinisch relevant sind, ist Gegenstand klinischer Studien.