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Fragestellung: Das Risiko einer periprothetischen Gelenkinfektion (PJI) steigt mit zunehmender Implantatoberfläche. Die Infektionsrate für Tumorprothesen beträgt etwa 20% und nach Revisionseingriffen bis zu 40% [1]. Infektionen treten meist innerhalb der ersten zwei Jahre nach der Operation auf (60-70%) [2]. Bislang sind nur wenige antiinfektiöse Beschichtungen für spezifische Implantate verfügbar [3]. Diese haben häufig unerwünschte Effekte auf die Gewebeheilung bei fehlender Kontrolle über die Wirkstofffreisetzung.

Eine neuartige antiinfektive Biopolymer-Implantatbeschichtung mit Silberionen in einer biokompatiblen Konzentration wurde entwickelt, um die Biofilmformation auf der Implantatoberfläche zu verhindern. Zusätzlich kann bei Bedarf non-invasiv über extrakorporale Stoßwellen zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine gezielte Freisetzung von Silber in die Umgebung aktiviert werden.

Methodik: Ein teilkristallines Poly(L-lactid)-Biopolymer (PLA) wurde mit homogen gelösten Silberionen (Ag+) beladen und auf Ti6Al4V-Substrate aufgebracht. Die Ag-Freisetzung wurde zum einen nach Anwendung verschiedener Intensitäten fokussierter hochenergetischer extrakorporaler Stoßwellen (fhESW) im Vergleich zur Kontrollgruppe ohne fhESW nach vier Tagen in aqua mittels Graphitrohr-Atomabsorptionsspektrometrie (GF-AAS), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) bewertet. Zum anderen wurde die Beschichtung mit unterschiedlichen Ag-Konzentrationen beladen und nach applizierter fhESW in einem WST-1-Test mit Fibroblasten auf Biokompatibilität untersucht. Die antiinfektiöse Wirkung der Beschichtung wurde nach 24 Stunden Inkubation mit Staphylococcus aureus 6850 (7,7x10E7 KBE/mL) und Escherichia coli TG1 (2,9x10E7 KBE/mL) unter wachstumsfördernden Bedingungen mittels quantitativer Bakteriologie untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die induzierte Ag-freisetzung nach fhESW betrug 1115 µg/L für niedrige und 43794 µg/L für hohe Intensität. In der Kontrolle ohne fhESW lag die Elution bei 14 µg/L. REM und EDX belegen eine vollständige lokale Ag-Freisetzung. Die Zellviabilität lag bei Ag-Konzentrationen von 2% und 4% bei über 70%, wurde jedoch bei 8% Silber auf 33% reduziert. Die bakterielle Belastung durch S. aureus wurde um das 10-fache auf 2,78x10E6 KBE/mL reduziert, für E. coli ergab sich eine vollständige Eradikation.

Abbildung 1 [Abb. 1]

Diese neuartige Implantatbeschichtung kann potentiell vor einer PJI schützen, und erlaubt eine non-invasive Aktivierung zu beliebigem Zeitpunkt für eine gezielte, kontrollierte Ag-Freisetzung. Die Beschichtung könnte eine ergänzende Option zur Behandlung von PJI darstellen. Weitere Untersuchungen folgen, um die vielversprechenden biochemisch-mikrobiologischen Ergebnisse zu stützen.