B-Trikalsiumfosfaattia (B-TCP) sisältävän, antibiootteja vapauttavan ja biohajoavan luun täytemateriaalin ominaisuuksien tutkimus

Abstract

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet: Osteomyeliitti eli luumätä on bakteerien aiheuttama luukudoksen tuhoutumistauti, jossa patogeenejä on vaikea tuhota ja jonka jättämiä vaurioita voidaan nykyään etupäässä hoitaa luusiirteillä tai antibiootteja vapauttavilla, biohajoamattomilla implanteilla. Biohajoamattomat implantit eivät kuitenkaan edistä luuvaurioiden regeneraatiota, ja niiden poisto vaatii uusintaleikkauksen. Biologiset luusiirteet korjaavat luuvauriot paremmin, mutta vaativat myös leikkauksia sekä massiivista antibioottiterapiaa, joka ei aina onnistu. Tästä syystä biohajoavalle, luuta korvaavalle, antimikrobiaaliselle implantille on tarvetta. Tämän työn tavoitteena oli testata tällaiseen käyttöön potentiaalisesti soveltuvia, antibioottia vapauttavia polymeeri–β-TCP(trikalsiumfosfaatti)-komposiittipellettejä tutkimalla niiden hajoamista, β-TCP:n liukenemista sekä antiseptisiä vaikutuksia bakteereihin in vitro.

Tutkimusmenetelmät: Pelletti-implanttien hajoamista tutkittiin hydrolyysikoesarjalla pitämällä materiaaleja Sörensen-puskurissa (pH 7,4) 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16 ja 20 viikkoa, joiden aikana materiaalien massanmuutoksia mitattiin märkä- ja kuivamassapunnituksilla. β-TCP:n pysyvyyttä tutkittiin fosfaatinvapautumiskokeella, jossa näytteestä Tris-puskuriin (pH 7,4/ 37 °C) liuennut fosfaatin määrä määritettiin spektrometrisellä ammoniummolybdaattimenetelmällä lähes puolen vuoden ajan. Lisäksi TCP:n osuuden muutoksia hydrolyysin jälkeen tutkittiin TGA(termogravimetrinen analyysi) -ajoilla. Lääkevapautumiskokeiden perusteella parhaan pellettikandidaatin tehoa neljään yleisimpään luumätäpatogeeniin tutkittiin reaaliajassa bioluminesenssimenetelmällä estorengaskokeilla, mikä on täysin uusi menetelmä tutkittaessa materiaalien antiseptisiä vaikutuksia bakteereihin.

Tutkimustulokset: Hajoamiskoesarjan kaikki pellettikomposiitit pysyivät ehjinä lukuun ottamatta rifampisiinipellettejä, joissa ei ollut TCP:a. Yleisesti ottaen pelletit menettivät massastaan kahdessakymmenessä viikossa noin 14–40 %. Massasuhteet muuttuivat tänä aikana siten, että keraamin osuus pelleteissä suhteessa polymeeriin kasvoi 8-10 prosenttiyksikköä. Fosfaatinvapautumisessa todettiin, ettei β-TCP liukene tehokkaasti. Estorengaskokeissa osoittautui, että yksinään käytettyinä siprofloksasiini on tehokkaampi kuin rifampisiini, ja ainoastaan siprofloksasiinipelletit tehoavat kunnollisesti kaikkiin bakteereihin viikon hydrolyysin jälkeen.

Johtopäätökset: Pelletit voivat edistää hyvin luukudoksen korjautumista, sillä hajotessaan ne pysyvät pitkään luhistumatta, ja polymeerin poistuttua β-TCP tulee jäämään vaurioihin. Pelleteillä on hyvät edellytykset tappaa vaurioalueiden bakteerit, mutta lisäkokeita tarvitaan vielä.