Prospective for the development of infectious complications prevention methods after large joints arthroplasty


Cite item

Full Text

Abstract

The review gives the characteristics of the general status of the problem of infection in the zone of surgical intervention including the field of traumatology and orthopaedics. The shortcomings of antibiotic use and methods of their local delivery for surgical and orthopaedic needs are considered. The conception of local use of antibacterial agents and the requirements for the current “ideal” antibacterial agent are given. Classification of the local antibiotic delivery systems on the basis of their physicochemical properties is presented as well as the number of prospective methods for the prevention of microorganisms’ adhesion on the surface of the implanted devices and systems that could be used in traumatology and orthopaedics are examined.

About the authors

Aleksandr G. Samokhin

Novosibirsk Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after ya. l. Tsivyan

Email: motorist@inbox.ru
cand. med. sci., senior scientific worker, laboratory-experimental department, NNIITO named after Ya. L. Tsivyan Novosibirsk, Russia

Yu. N Kozlova

Institute of Chemical Biology and fundamental Medicine

инженер-исследователь лаборатории молекулярной биологии ИХБФМ СО РАН Novosibirsk, Russia

E. A Fyodorov

Novosibirsk Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after ya. l. Tsivyan

врач-ортопед отделения эндопротезирования крупных суста- вов ННИИТО им. Я.Л. Цивьяна Novosibirsk, Russia

V. V Pavlov

Novosibirsk Scientific Research Institute of Traumatology and Orthopedics named after ya. l. Tsivyan

доктор мед. наук, зав. отделением эндопротезирования крупных суставов ННИИТО им. Я.Л. Цивьяна Novosibirsk, Russia

References

  1. Lindeque B., Hartman Z., Noshchenko A., Cruse M. Infection after primary total hip arthroplasty. Orthopedics. 2014; 37 (4): 257-65. doi: 10.3928/01477447-20140401-08.
  2. Vanhegan I.S., Malik A.K., Jayakumar P. et al. A financial analysis of revision hip arthroplasty: the economic burden in relation to the national tariff. J. Bone Joint. Surg. Br. 2012; 94 (5): 619-23. doi: 10.1302/0301-620X.94B5.27073.
  3. Ефименко Н.А., Гучев И.А., Сидоренко С.В. Инфекции в хирургии. Фармакотерапия и профилактика. Смоленск; 2004.
  4. Berríos-Torres S.I., Umscheid C.A., Bratzler D.W. et al. Centers for disease control and prevention guideline for the prevention of surgical site infection, 2017. JAMA Surg. 2017; 152 (8): 784-91. doi: 10.1001/jamasurg.2017.0904.
  5. Shohat N., Parvizi J. Prevention of periprosthetic joint infection: examining the recent Guidelines. J. Arthroplasty. 2017; 32 (7): 2040-6. doi: 10.1016/j.arth.2017.02.072.
  6. Павлов В.В. Прогнозирование, профилактика, диагностика и лечение инфекционных осложнений при эндопротезировании тазобедренного сустава: Автореф. дис. … д-ра мед. наук; Новосибирск; 2008.
  7. Wodtke J., Löhr J.F. The infected implant. Orthopade. 2008; 37 (3): 257-67, 268-9. doi: 10.1007/s00132-008-1216-6.
  8. Diefenbeck M., Mückley T., Hofmann G.O. Prophylaxis and treatment of implant-related infections by local application of antibiotics. Injury. 2006; 37: 95-104. doi: 10.1016/j. injury. 2006.04.015.
  9. Wachol-Drewek Z., Pfeiffer M., Scholl E. Comparative investigation of drug delivery of collagen implants saturated in antibiotic solutions and a sponge containing gentamicin. Biomaterials. 1996; 17 (17): 1733-8.
  10. Mehta S., Humphrey J.S., Schenkman D.I. et al. Gentamicin distribution from a collagen carrier. J. Orthop. Res. 1996; 14: 749-54. doi: 10.1002/jor.1100140511.
  11. Sørensen T.S., Sørensen A.I., Merser S. Rapid release of gentamicin from collagen sponge. In vitro comparison with plastic beads. Acta. Orthop. Scand. 1990; 61 (4): 353-6.
  12. Neut D., van de Belt H., Stokroos I. et al. Biomaterial- associated infection of gentamicin-loaded PMMA beads in orthopaedic revision surgery. J. Antimicrob. Chemother. 2001; 47 (6): 885-91.
  13. Zweymüller K. 15 Jahre Zweymuller-Huftendoprothese. III Wiener Symposium. Karl Zweymüller (Hrsg.), 1, Aufl., Bern.; Göttingen; Toronto; Seattle: Huber; 1996: 212.
  14. Schiavone Panni A., Corona K., Giulianelli M. et al. Antibiotic-loaded bone cement reduces risk of infections in primary total knee arthroplasty? A systematic review. Knee. Surg. Sports. Traumatol. Arthrosc. 2016; 24 (10): 3168-74. doi: 10.1007/s00167-016-4301-0.
  15. Jiang H., Manolache S., Wong A.C.L., Denes F.S. Plasma- enhanced deposition of silver nanoparticles onto polymer and metal surfaces for the generation of antimicrobial characteristics. Journal of Applied Polymer Science. 2004; 93 (3): 1411-22.
  16. Matsumoto T., Takahashi K. Physiologic factor in intractable bacterial infections. Nippon Rinsho. 1994; 52 (2): 315-21.
  17. Kienapfel H. The infected implant. In: Kienapfel H., Kühn K.D., eds. Heidelberg: Springer Medizin Verlag; 2009: 139.
  18. Witsø E., Engesaeter L.B. Revision of infected total hip prostheses in Norway and Sweden. Local antibiotics in arthroplasty. Stuttgart, New York: Thieme; 2007: 145-6.
  19. Trampuz A., Zimmerli W. Antimicrobial agents in orthopaedic surgery: Prophylaxis and treatment. Drugs. 2006; 66: 1089-105.
  20. Hanssen A. Local antibiotic delivery vehicles in the treatment of musculoskeletal infection. Clin. Orthop. Relat. Res. 2005; 437: 91-6.
  21. Liu J.X., Werner J.A., Buza J.A. 3rd. et al. Povidone-iodine solutions inhibit cell migration and survival of osteoblasts, fibroblasts, and myoblasts. Spine (Phila Pa 1976). 2017; 12: 1757-62. doi: 10.1097/BRS.0000000000002224.
  22. Rezapoor M., Nicholson T., Tabatabaee R.M. et al. Povidone-iodine-based solutions for decolonization of nasal staphylococcus aureus: a randomized, prospective, placebo-controlled study. J. Arthroplasty. 2017; 32 (9): 2815-9. doi: 10.1016/j.arth.2017.04.039.
  23. Stemberger A., Schwabe J., Ibrahim K. et al. New antibiotic carriers and coatings in surgery. Local antibiotics in arthroplasty. State of the art from an interdisciplinary point of view. Stuttgart, New York: Thieme; 2007: 13-21.
  24. Swieringa A.J., Tulp N.J. Toxic serum gentamicin levels after use of gentamicin-loaded sponges in infected total hip arthroplasty. Acta. Orthop. 2005; 76: 75-7. doi: 10.1080/00016470510030355.
  25. Garvin K., Feschuk C. Polylactide-polyglycolide antibiotic implants. Clin. Orthop. Relat. Res. 2005; 437: 105-10.
  26. Li L.C., Deng J., Stephens D. Polyanhydride implant for antibiotic delivery - from the bench to the clinic. Adv. Drug. Deliv. Rev. 2002; 54 (7): 963-86.
  27. Nelson C.L., Hickmon S.G., Skinner R.A. Treatment of experimental osteomyelitis by surgical debridement and the implantation of biodegradable, polyanhydride-gen- tamicin beads. J. Orthop. Res. 1997; 17: 249-55.
  28. Teupe C., Meffert R., Winckler S. et al. Ciprofloxacin- impregnated poly-L-lactic acid drug carrier; New aspects of a resorbable drug delivery system in local antimicrobial treatment of bone infections. Arch. Orthop. Trauma. Surg. 1992; 112 (1): 33-5.
  29. Kim K., Luu Y.K., Chang C. et al. Incorporation and controlled release of a hydrofilichydrofilic antibiotic using poly(lactide-co-glycolide)-based electrospun nanofi- brous scaffolds. J. Control. Release. 2004; 98 (1): 47-56. doi: 10.1016/j.jconrel.2004.04.009.
  30. Martins V.C., Goissis G., Ribeiro A.C. et al. The controlled release of antibiotic by hydroxyapatite: anionic collagen composites. Artif. Organs. 1998; 22 (3): 215-21.
  31. Kuhn K.D., Vogt S. Antimicrobial implant coating in arthroplasty. Local antibiotics in arthroplasty. Stuttgart, New York: Thieme; 2007: 23-9.
  32. Balaban N., Stoodley P., Fux C.A. et al. Prevention of staphylococcal biofilm-associated infections by the quo- rum sensing inhibitor RIP. Clin. Orthop. Relat. Res. 2005; 437: 48-54.
  33. Ren D., Bedzyk L.A., Ye R.W. et al. Differential gene expression shows natural brominated furanones interfere with the autoinducer-2 bacterial signaling system of Escherichia coli. Biotechnol. Bioeng. 2004; 88 (5): 630-42. doi: 10.1002/bit.20259.
  34. Hammer B.K., Bassler B.L. Quorum sensing controls bio- film formation in Vibrio cholerae. Mol. Microbiol. 2003; 50 (1): 101-4.
  35. Herzberg M., Kaye I.K., Peti W., Wood T.K. YdgG (TqsA) controls biofilm formation in Escherichia coli K-12 through autoinducer 2 transport. J. Bacteriol. 2006; 188 (2): 587-98. doi: 10.1128/JB.188.2.587-598.2006.
  36. Юрьев С.Ю. Комплекс лечения хронического урогенитального хламидиоза с применением лазеротерапии: Автореф. дис. … канд. мед. наук; Томск; 1999.
  37. Кару Т.Й. Метаболические процессы в нефотосинтезирующих клетках, индуцированные лазерным излучением: Автореф. дис. … д-ра мед. наук; М; 1989.
  38. Козлов В.И., Буйлин В.А., Самойлов Н.Г., Марков И.И. Основы лазерной физио- и рефлексотерапии. Самара-Киев: Здоровье; 1993.
  39. Wilson M., Jianni C. Killing of meticillin-resistant Staphylococcus aureus by low-power laser light. J. Med. Microbiol. 1995; 42 (1): 62-6. doi: 10.1099/00222615-42-1-62.
  40. Bazhenov L.G., Akbarov V.A. Effect of laser radiation on microorganisms: old and new aspects. In: Proc. 1st Int. Cong. Laser & Health. Cyprus, 1997; 73.
  41. Baumann A.R., Martin S.E., Feng H. Removal of Listeria monocytogenes biofilms from stainless steel by use of ultrasound and ozone. J. Food. Prot. 2009; 72 (6): 1306-9.
  42. Самохин А.Г., Федоров Е.А., Козлова Ю.Н. и др. Применение литических бактериофагов при хирургическом лечении парапротезной инфекции эндопротеза тазобедренного сустава (пилотное исследование). Современные проблемы науки и образования. 2016; 6. doi: 10.17513/ spno.25851.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2017 Eco-Vector



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».