Effect of Silver Nitrate and Ofloxacine Blended Caprolactone-L-lactide Coatings on the Properties of Bioabsorbine Self-reinforced Polylactide Urospirals

Abstract

´Hopeanitraatti- ja ofloksasiinisekoitteisten kaprolaktoni-L-laktidipäällysteiden vaikutus biohajoavien itsevahvistettujen polylaktidiurospiraalien ominaisuuksiin´

Runsaat kaksikymmentä vuotta sitten esiteltiin urospiraali, joka piti eturauhasen lohkot erillään ja mahdollisti täten virtsan paremman kulun. Biohajoavat spiraalit hajoavat itsestään, joten niitä ei tarvitse poistaa. Urospiraaleilla on useita ongelmia, kuten infektoituminen ja karstoittuminen.

Väitöskirjatyössä haluttiin selvittää, voitaisiinko urospiraaleja sopivasti pinnoittamalla estää bakteerien kiinnittymistä spiraaliin ja mahdollisesti myös estää karstoittumista. Haluttiin myös selvittää, kuinka pinnoittaminen vaikuttaa spiraalin kudosyhteensopivuuteen ja hajoamisnopeuteen.

Väitöskirjatyö oli kokeellinen. Bakteerien kiinnittymistä tutkittiin kahdessa koeputkityössä, joissa selvitettiin viiden eri bakteerikannan kiinnittymistä. Kudosyhteensopivuutta tutkittiin uroskanien selkä- lihaksessa ja virtsaputkessa. Karstoittumista ja hajoamista tutkittiin toisaalta uroskanien virtsaputkessa, toisaalta koeputkessa keinovirtsassa.

Koska tutkimus on kokeellinen, on varottava yliarvioimasta löydösten merkitystä potilaitten hoidossa. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että sekä hopeanitraatti- että ofloksasiinipinnoitteet vähentävät bakteerien tarttuvuutta urospiraaleihin. Näin ollen nämä pinnoitteet saattavat vähentää urospiraaleihin liittyviä virtsatietulehduksia. Pinnoitettujen urospiraalien kudosyhteensopivuus vaikutti hyvältä sekä lihaksessa että virtsaputkessa.

Keinovirtsatyössä pinnoitettujen spiraalien karstoittuminen ei poikennut yleisesti käytössä olevan terässpiraalin karsoittumisesta. Tutkittaessa spiraalien käyttäytymistä kanin virtsaputkessa todettiin, että hopeanitraatilla päällystetty spiraali karstoittui vähemmän ja keräsi vähemmän bakteereita ja tulehdussoluja kuin muut tutkitut spiraalit.

Hopeanitraatilla ja ofloksasiinilla pinnoitettujen urospiraalien hyvä kudosyhteensopivuus antaa mahdollisuuden jatkotutkimuksiin ajatellen sovellutuksia potilastyössä. Todettu bakteerien kiinnittymisen estyminen saattaa vähentää urospiraaleihin liittyviä virtsatieinfektioita. Merkittävä löydös oli myös hopeanitraattipinnoitteen vähäinen karstoittuminen.

"Effect of silver nitrate and ofloxacine blended caprolactone-L-lactide coatings on the properties of bioabsorbable self-reinforced polylactide urospirals"

Encrustation and stent associated infections are a major problem with urinary tract stents. The aims of the present study were firstly to evaluate the effects of silver nitrate and ofloxacine blended coatings on bacterial adherence to bioabsorbable stents, secondly to study the biocompatibility of these coated stents and thirdly to investigate the effects of these coatings on encrustation and biodegradation of the stents in vitro and in vivo.

Caprolactone-L-lactide was blended with 10, 5, 2 or 0.5 weight-% of silver nitrate or 5, 2 or 0.5 weight-% of ofloxacine. SR-PLLA stent pieces were coated with silver nitrate or ofloxacine blended copolymer, and bacterial adherence of Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis and two strains of Escherichia coli to the coated stent pieces were studied. Stent pieces with pure copolymer coating were used as controls.Both silver nitrate and ofloxacine blended coating reduced bacterial adherence to stent pieces. The prevention of bacterial adherence correlated with the concentration of the coating.

The biocompatibility of SR-PLLA stent pieces coated with silver nitrate or ofloxacine blended caprolactone-L-lactide copolymer or pure copolymer was evaluated with muscle implantation test in 25 New Zealand White male rabbits. Silicone rods were used as negative and organotin positive PVC rods as positive controls. The biocompatibility of SR-PLLA stents coated with pure copolymer or copolymer blended with silver nitrate or ofloxacine up to 5 weight-% was good.

Silver nitrate (10 weight-%) or ofloxacine (5 weight-%) blended caprolactone-L-lactide or pure copolymer coated SR-PLLA stents were implanted into the posterior urethras of 18 male New Zealand White male rabbits to study the biocompatibility, encrustation and biodegradation properties. Stents with silver nitrate and ofloxacine blended coating caused less tissue reaction than the stents with pure copolymer coating. The silver nitrate blended copolymer coating prevented biofilm and crystal formation and accumulation of bacteria and inflammatory cells on the stents.

We studied the encrustation properties of silver nitrate or ofloxacine blended caprolactone-L-lactide coated or pure copolymer coated SR-PLLA stents during 24 weeks' incubation in sterile artificial urine. Gold plated stainless steel stents (Prostakath) served as controls. The encrustation rate of the stents was almost equal with the exception of ofloxacine blended copolymer coated stents which got encrusted more than the other stents after incubation periods of 12 weeks.