Entwicklung eines Freisetzungssystems für antimikrobielle Substanzen auf der Basis eines autologen Plasmaclots

Status:

abgeschlossen 03/2014

Zielsetzung:

Ziel dieser Studie war die Entwicklung von wirkstoffbeladenen autologen Plasmaclots für eine Deposition und Freisetzung von antimikrobiellen Substanzen im Bereich von Knochendefekten. Diese Clots sollen sowohl zur Prävention als auch zur Behandlung von infizierten Knochendefekten Verwendung finden.

Aktivitäten/Methoden:

Thrombozytenfreie Plasmaclots wurden mit drei Antibiotika (5 bis 300 µg/ml Vancomycin, Gentamicin, Linezolid) oder mit 5 bis 80 µg/ml Silber-Ionen (Ag-Acetat) bzw. PVP-Silber-Nanopartikel (Ø <75 nm) hergestellt. Die antimikrobielle Aktivität der Clotmatrices wurde gegen Staphylococcus aureus mittels Bakterien-Adhäsionstest, BacLight-Cytotoxizitätstest und Empfindlichkeitstestungen (modifizierter Mikrodilutiontest, modifizierter Agardiffusionstest) ermittelt. Die Gewebskompatibilität wurde mit mesenchymalen Stammzellen (MSC) über den Calcein/PI-Viabilitätstest analysiert. Freisetzungsanalysen der Substanzen aus den Clots wurden mittels hoch auflösender Flüssigkeitschromatographie (RP-HPLC) und Atomabsorptions-Spektroskopie (AAS) durchgeführt.

Ergebnisse:

Alle Antibiotika zeigten eine konzentrationsabhängige maximale Freisetzung aus den Plasmaclots nach 30 min. Die Dauer der antimikrobiellen Aktivität ≥ (MHK) erreichte bei Gentamicin max. 6 Tage, bei Vancomycin max. 4 Tage und bei Linezolid nur max. 3 Stunden. Eine antimikrobielle Aktivität innerhalb der Clotmatrix konnte korrelierend gemessen werden. Ebenfalls war die bakterielle Adhärenz an die Clotoberflächen inhibiert. Im Gegensatz zu den Antibiotika war die Freisetzung von Silberacetat und von Silbernanopartikeln aus den Plasmaclots inhibiert. Eine antibakterielle Wirkung konnte in den jeweiligen Eluaten bei den Nanopartikeln nicht und bei Silberacetat nur in gewebstoxischen Konzentrationen (200-500 µg/ml) erreicht werden.

Im Gegensatz zum Linezolid hatte die Freisetzung von Gentamicin und Vancomycin aus Plasmaclots eine mehrtägige antimikrobielle Effektivität. Eine Beladung mit Silberionen (Silberacetat) oder Silbernanopartikeln ist wegen mangelnder antimikrobieller Wirkung im Eluat und der Plasmamatrix unter Einsatz von gewebsverträglichen Konzentrationen nicht geeignet.

Stand: