Neues Silikoxalkyl-orthopädisches Material ist antibakteriell und reduziert die Haftung von Staphylococcus gold um bis zu 78%

Forschungshintergrund und Materialdesign

Polymethylacrylat-Methyl-Knochenzement (PMMA) ist ein häufig verwendetes Material für die Festlegung von orthopädischen Implantaten, aber seine Oberfläche wird leicht von Bakterien befestigt und bildet einen Biofilm, was eines der klinischen Probleme ist. Auf der Suche nach Alternativen richtete sich das Forscherteam auf Silikoxalkylpolymere, die zuvor für zahnmedizinische Verbundstoffe verwendet wurden. Im Vergleich zu PMMA weisen diese Verbundwerkstoffe Eigenschaften wie geringe Kontraktion, geringe Abwärmepolymerisierung und geringe Toxizität auf und haben das Potenzial, die Empfindlichkeit für Bakterien zu verringern. Auf dieser Grundlage entwickelten die Forscher ein neues Silikoxalkylmaterial für orthopädische Anwendungen mit einem Dual-Trigger-System aus Platinkatalysatoren und oberflächenmodifizierten Yttrium-Aluminium-Silikat-Glasfüllstoffen. Im Vergleich zu PMMA-Knochenzement wurde die antibakterielle Eigenschaft des Materials systematisch bewertet.

Antibakterielle Eigenschaften und Oberflächencharakteristiken

In einer Vielzahl von statischen und dynamischen Modellen verringerte dieses Silikoalkyl-orthopädische Biomaterial die Haftung von Staphylococcus aureus um 60-78% (p < 0,0001). Um die Quellen der Antibakterialität zu untersuchen, charakterisierten die Forscher die Oberflächen beider Materialien mit einem Profilmesser, einer Energy Spectrometry Analysis (EDS) und einer Kontaktwinkelmessung und führten einen Minimum Bacteriostatic Concentration (MIC) Test auf die einzelnen Komponenten des Materials durch, während sie die Auswirkungen von Zusammensetzungsänderungen auf die Bakterienhaftung untersuchten. Die Ergebnisse zeigten, dass die wichtigsten Eigenschaften, die die Empfindlichkeit der Bakterien verringern, zu einer höheren Hydrophobie, einer deutlich geringeren Oberflächenrauheit und einem katalysierten Platinrest gehören. Die Zugabe von platinhaltigen chemischen Auslösern hat einen signifikanten Einfluss auf die Verringerung der Bakterienhaftung (p = 0,004).

Bedeutung für die Polymerhilfsmittelindustrie

Diese Studie bietet einen Weg zur antibakteriellen Konstruktion medizinischer Polymermaterialien, die nicht von Antibiotika abhängig sind. Für Rezepturen und Verarbeiter, die sich mit der Entwicklung medizinischer Materialien beschäftigen, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Oberflächeneigenschaften – Hydrophobie und Rauheit – sowie Katalysesystemrückstände ein wichtiger Greifer für die Regulierung der Haftung von Bakterien sein können. In medizinischen Polymersystemen müssen die Auswahl von Hilfsmitteln wie Witterungsstabilität und Antioxidantien in der Regel die Bearbeitungsstabilität und den Endoberflächenzustand berücksichtigen. Diese Studie bezieht sich zwar nicht direkt auf Antioxidantien, aber ihr Schwerpunkt auf Oberflächenchemie und Form steht im Einklang mit dem Streben nach Oberflächeneigenschaften des Materials im Design von Hilfsmittelformulierungen. Die Forscher glauben, dass dieser Silikonalkyl-Epoxy-Knochenzement, der eine inhärente Fähigkeit hat, bakterielle Haftung zu hemmen, einen effektiven Weg zur Verringerung von Infektionen rund um die orthopädische Prothese bietet, ohne die Antibiotikaresistenz zu erhöhen. Weitere Studien sind erforderlich, um ihre klinisch relevante Leistung und langfristige Wirkung zu bestätigen.

Quelle der Informationen: Intrinsic Antimicrobial Properties of a Novel Silorane‐Based Material for Orthopedic Applications， Durch befeuchtete Chemiker aufgeräumt.