Бактерицидная активность экспериментальных образцов имплантатов из титанового сплава с кальций-фосфатным покрытием и антибактериальным компонентом в отношении грамотрицательных патогенов (экспериментальное исследование)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Индуцирование остеомиелита может быть вызвано грамотрицательной микрофлорой, чаще всего P. aeruginosa, Acinetobacter spp., Klebsiella spp., Enterobacter spp. Эффективным признано двухэтапное лечение по методике Маскулет, но ведётся поиск технологий одноэтапного оперативного лечения. Использование погружных металлических конструкций с биоактивным кальций-фосфатным покрытием в сочетании с антибактериальным компонентом может профилактировать развитие инфекционных осложнений, уменьшить количество рецидивов остеомиелита и одновременно ускорить процессы остеогенеза.

Цель. Оценка бактерицидных свойств экспериментальных образцов имплантатов из титанового сплава с кальций-фосфатным покрытием и антибактериальным компонентом в отношении грамотрицательных патогенов.

Материалы и методы. Авторы осуществили одноцентровое сплошное проспективное неослеплённое экспериментальное исследование in vitro. Использовали диско-диффузионный метод. Тестировали диски из титанового сплава ВТ6 с кальций-фосфатным покрытием, импрегнированные антибиотиками амикацин, цефепим и цефотаксим в концентрациях 2,5/5,0/7,5 мкг. Тест-культуры: музейные штаммы бактерий Pseudomonas aeruginosa АТСС 27853, Acinetobacter baumannii АТСС 19606, Klebsiella pneumoniae АТСС 700603. Результаты оценивали по диаметру зоны задержки роста микроорганизмов вокруг диска.

Результаты. Авторы исследования определили, что бактерицидные свойства в отношении Klebsiella pneumoniae проявляются при импрегнации на металлическую биоактивную подложку амикацина и цефатоксима в концентрации от 2,5 мкг, цефепима — в концентрации от 7,5 мкг. В отношении Pseudomonas aeruginosa бактерицидный эффект выражен при импрегнации амикацина в концентрации от 5 мкг и цефепима в концентрации от 7,5 мкг. В отношении Acinetobacter baumannii тестируемые концентрации антибактериальных препаратов бактерицидных свойств не проявили. Ограничения исследования заключались в том, что бактерицидный эффект изучали только в отношении грамотрицательных музейных штаммов бактерий. В случае использования клинических штаммов могут быть различия.

Заключение. Возможно обеспечить бактерицидные свойства поверхности погружных металлических конструкций, предназначенных для травматологии и ортопедии, в частности в отношении грамотрицательных бактерий, с использованием известных антибактериальных препаратов. Однако их эффективность зависит от используемого антибиотика и его концентрации.

Об авторах

Арнольд Васильевич Попков

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. академика Г.А. Илизарова

Email: apopkov.46@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5791-1989
SPIN-код: 7311-9860

д-р мед. наук, профессор

Россия, 640014, Россия, г. Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Александр Леонидович Шастов

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. академика Г.А. Илизарова

Email: alshastov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7434-1404
SPIN-код: 4266-8306

канд. мед. наук

Россия, 640014, Россия, г. Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Ирина Владимировна Шипицына

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. академика Г.А. Илизарова

Email: ivschimik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2012-3115
SPIN-код: 3039-5202

канд. биол. наук

Россия, 640014, Россия, г. Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Наталья Андреевна Кононович

Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии им. академика Г.А. Илизарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.a.kononovich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5990-8908
SPIN-код: 4698-3378

канд. вет. наук

Россия, 640014, Россия, г. Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Сергей Иванович Твердохлебов

Томский национальный исследовательский политехнический университет

Email: tverd@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2242-6358
SPIN-код: 9005-9207

канд. физ.-мат. наук, доцент

Россия, Томск

Анна Ивановна Козельская

Томский национальный исследовательский политехнический университет

Email: kozelskayaai@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0168-0952
SPIN-код: 7317-8713

канд. физ.-мат. наук

Россия, Томск

Семён Игоревич Горенинский

Томский национальный исследовательский политехнический университет

Email: sig1@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0475-9973
SPIN-код: 4706-3457

канд. тех. наук

Россия, Томск

Ксения Николаевна Верзунова

Томский национальный исследовательский политехнический университет

Email: shumskaya_k@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-6038-9288
SPIN-код: 9506-7009
Россия, Томск

Список литературы

  1. Conterno L.O., Turchi M.D. Antibiotics for treating chronic osteomyelitis in adults // Cochrane database of systematic reviews. 2013. Vol. 2013, № 9. Р. CD004439. doi: 10.1002/14651858.CD004439.pub3.
  2. Jiang N., Ma Y.F., Jiang Y., et al. Clinical Characteristics and Treatment of Extremity Chronic Osteomyelitis in Southern China: A retrospective analysis of 394 consecutive patients // Medicine (Baltimore). 2015. Vol. 94, № 42. P. e1874. doi: 10.1097/MD.0000000000001874
  3. Brady R.A., Leid J.G., Calhoun J.H., Costerton J.W., Shirtliff M.E. Osteomyelitis and the role of biofilms in chronic infection // FEMS Immunology & Medical Microbiology. 2008. Vol. 52, № 1. P. 13–22. doi: 10.1111/j.1574-695X.2007.00357.x
  4. García del Pozo E., Collazos J., Cartón J.A., Camporro D, Asensi V. Bacterial osteomyelitis: microbiological, clinical, therapeutic, and evolutive characteristics of 344 episodes // Rev Esp Quimioter. 2018. Vol. 31, № 3. P. 217–225.
  5. Клюшин Н.М., Науменко З.С., Розова Л.В., Леончук Д.С. Микрофлора хронического остеомиелита плечевой кости // Гений ортопедии. 2014. № 3. С. 57–59. EDN: SNRZUL
  6. Шипицына И.В., Осипова Е.В., Леончук Д.С., Судницын А.С. Мониторинг ведущей грамотрицательной микрофлоры и антибиотикорезистентности при остеомиелите // Гений ортопедии. 2020. Т. 26, № 4. С. 544–547. doi: 10.18019/1028-4427-2020-26-4-544-547
  7. Fantoni M., Taccari F., Giovannenze F. Systemic antibiotic treatment of chronic osteomyelitis in adults // European Review for Medical & Pharmacological Sciences. 2019. Vol. 23, 2 Suppl. P. 258–270. doi: 10.26355/eurrev_201904_17500
  8. Плиска Н.Н., Токубаева Д.Г. Микробиологическая этиология остеомиелита и её эмпирическая терапия // Травматология және ортопедия. 2020. Т. 53, № 3. С. 31–37. doi: 10.52889/1684-9280-2020-3-53-31-37
  9. Афанасьев А.В., Божкова С.А., Артюх В.А., и др. Применение синтетических заменителей костной ткани при одноэтапном лечении пациентов с хроническим остеомиелитом // Гений ортопедии. 2021. Т. 27, № 2, С. 232–236. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-2-232-236
  10. Подкосов О.Д., Говоров М.В., Паршиков М.В., Чемянов Г.И., Пиманчев О.В. Повышение эффективности хирургического восстановления больших костных дефектов при посттравматическом остеомиелите конечностей // Медицинский вестник ГВКГ им. Н.Н. Бурденко. 2023. Т. 13, № 3. С. 77–84. doi: 10.53652/2782-1730-2023-4-3-77-84
  11. Цискарашвили А.В., Меликова Р.Э., Волков А.В., и др. In vivo эффективность полимерных гидрогелей, импрегнированных антибактериальным препаратом, при хроническом остеомиелите // Гений ортопедии. 2023. Т. 29, № 5. С. 535–545. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-5-535-545
  12. Walter N., Rupp M., Krückel J., Alt V. Individual and commercially available antimicrobial coatings for intramedullary nails for the treatment of infected long bone non-unions: a systematic review // Injury. 2022. Vol. 53, № 3. P. S74–S80. doi: 10.1016/j.injury.2022.05.008
  13. Попков А.В., Попков Д.А., Кононович Н.А., Горбач Е.Н., Твердохлебов С.И. Возможности остеогенной активности интрамедуллярных имплантатов в зависимости от технологии нанесения кальций-фосфатного покрытия (экспериментальное исследование) // Успехи современного естествознания. 2015. № 5. С. 142–145. EDN: UCMJIX
  14. Шастов А.Л., Ермаков А.М., Попков А.В., и др. Оценка потребности в биоактивных имплантатах с антимикробными свойствами при лечении пациентов с ортопедической патологией, осложнённой инфекцией // Медицинская техника. 2024. Т. 343, № 1. С. 39–41. EDN: HRPCXO
  15. Сухорукова М.В., Эйдельштейн М.В., Иванчик Н.В., и др. Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Enterobacterales в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования МАРАФОН 2015–2016 // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2019. Т. 21, № 2. С. 147–159. doi: 10.36488/cmac.2019.2.147-159
  16. Чёрненькая Т.В., Годков М.А. «Проблемные» полирезистентные бактерии — возбудители внутрибольничных инфекций у пациентов в критических состояниях (обзор литературы) // Журнал им. Н.В. Склифосовского. Неотложная медицинская помощь. 2015. № 3. С. 30–35.
  17. Wareham D.W., Bean D.C., Khanna P., et al. Bloodstream infection due to Acinetobacter spp.: epidemiology, risk factors and impact of multidrug resistance // Eur J Clin Microbiol. Infect Dis. 2008. Vol. 27, № 7. P. 607–612. doi: 10.1007/s10096-008-0473-y
  18. Тапальский Д.В., Волотовский П.А., Козлова А.И., Ситник А.А. Антибактериальная активность покрытий на основе импрегнированного антибиотиками костного цемента в отношении микроорганизмов с различными уровнями антибиотикорезистентности // Травматология и ортопедия России. 2018. Т. 24, № 4. С. 105–110. doi: 10.21823/2311-2905-2018-24-4-105-110
  19. Конев В.А., Божкова С.А., Нетылько Г.И., и др. Результаты применения фосфомицина для импрегнации остеозамещающих материалов при лечении хронического остеомиелита // Травматология и ортопедия России. 2016. Т. 22, № 2. С. 43–56. EDN: WTICWB

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Группа контроля: a — Pseudomonas aeruginosa, b — Acinetobacter baumannii, с — Klebsiella pneumoniae.

Скачать (253KB)
3. Рис. 2. Воздействие амикацина в составе композитного покрытия на музейные культуры Pseudomonas aeruginosa: a — концентрация 5,0 мкг, b — концентрация 7,5 мкг.

Скачать (207KB)
4. Рис. 3. Воздействие амикацина в составе композитного покрытия на музейные культуры Klebsiella pneumoniae: a — концентрация 2,5 мкг, b — концентрация 5,0 мкг, с — концентрация 7,5 мкг.

Скачать (272KB)
5. Рис. 4. Воздействие цефепима в концентрации 7,5 мкг в составе композитного покрытия на музейные культуры: a — Pseudomonas aeruginosa, b — Klebsiella pneumoniae.

Скачать (215KB)
6. Рис. 5. Воздействие цефотаксима в составе композитного покрытия на музейные культуры Klebsiella pneumoniae: a — концентрация 2,5 мкг, b — концентрация 5,0 мкг; с — концентрация 7,5 мкг.

Скачать (260KB)

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).