Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Zeitliche Abschwächung des Jodgehalts und seine Auswirkung auf die antibakterielle Aktivität von jodgestützten Titanimplantaten

Takashi Kato, Toshiharu Shirai, Norio Yamamoto, Hideji Nishida, Katsuhiro Hayashi, Akihiko Takeuchi, Shinji Miwa, Kaori Ohtani und Hiroyuki Tsuchiya

Infektionen im Zusammenhang mit orthopädischen Implantaten erfordern häufig eine langwierige Therapie und komplexe Eingriffe. Dementsprechend hat die Entwicklung von Implantaten mit geringem Infektionsrisiko eine hohe Priorität. Jodgestützte Titanimplantate mit antibakterieller Wirkung sind sicher und wirksam zur Prophylaxe gegen implantatbedingte Infektionen. Zeitliche Veränderungen des Jodgehalts von Implantaten und die Auswirkungen auf die antibakterielle Wirkung wurden jedoch nicht untersucht. Die antibakterielle Wirkung in vitro gegen Staphylococcus aureus und Escherichia coli wurde anhand von Implantaten mit unterschiedlichem Jodgehalt (0 %, 20 %, 50 %, 60 % und 100 %, wobei 100 % 13 μg/cm2 Jod entspricht, basierend auf derzeit klinisch verwendeten Implantaten) untersucht. Zeitliche Veränderungen des Jodgehalts bei mit 10–12 μg/cm2 Jod angereicherten Titanimplantaten wurden ebenfalls in vitro und in vivo anhand von Kaninchenmodellen (subkutanes Weichgewebe, intraartikuläre und endoossäre Stellen) untersucht. Die für eine antibakterielle Aktivität erforderliche minimale wirksame Jodkonzentration und der Jodrückstand 1 Jahr nach der Implantation wurden bestimmt. Reine Titanimplantate und Implantate mit einer 0 %igen Oxidschicht zeigten keine antibakterielle Aktivität. Mit 20 %, 50 %, 80 % und 100 % Jod angereicherte Titanimplantate zeigten in vitro eine antibakterielle Aktivität, die dosis- und dauerabhängig variierte. Implantate mit ≥ 20 % Jod erreichten nach 24-stündiger Inkubation eine vollständige Beseitigung der S. aureus- und E. coli-Kolonien. In-vitro- und In-vivo-Experimente zeigten ein ähnliches zeitliches Muster einer zunächst raschen und anschließend langsamen Abnahme des Jodgehalts in den Implantaten, wobei nach einem Jahr noch etwa 30 % des ursprünglichen Jodgehalts vorhanden waren. Implantate mit einem Jodgehalt von ≥ 20 % zeigten eine ausreichende antibakterielle Aktivität, was darauf hindeutet, dass aktuelle jodgestützte Titanimplantate eine ausreichende antibakterielle Aktivität besitzen, um implantatbedingte Infektionen auch 1 Jahr nach der Implantation zu verhindern. Diese Ergebnisse unterstützen den klinischen Einsatz jodgestützter Titanimplantate zur Vorbeugung orthopädischer implantatbedingter Infektionen.