119571, г. Москва, просп. Вернадского, д. 96, корп. 1
96/1, Vernadsky Avenue, Moscow, 119571
119571, г. Москва, просп. Вернадского, д. 96, корп. 1
96/1, Vernadsky Avenue, Moscow, 119571
119571, г. Москва, просп. Вернадского, д. 96, корп. 1
96/1, Vernadsky Avenue, Moscow, 119571
119571, г. Москва, просп. Вернадского, д. 96, корп. 1; 125212, г. Москва, ул. Адмирала Макарова, д. 10
96/1, Vernadsky Avenue, Moscow, 119571; 10, Admirala Makarova str., Moscow, 125212
119571, г. Москва, просп. Вернадского, д. 96, корп. 1
96/1, Vernadsky Avenue, Moscow, 119571
119571, г. Москва, просп. Вернадского, д. 96, корп. 1
96/1, Vernadsky Avenue, Moscow, 119571
Введение. Перипротезные инфекции являются серьезной проблемой ортопедической хирургии. Наиболее оптимальный способ воздействия на бактериальную пленку заключается в подавлении ранних стадий ее образования. Использование гидрогелевых покрытий для профилактики перипротезных инфекций является эффективной мерой, при этом процесс нанесения покрытия на имплантат можно упростить благодаря применению технологии создания in situ систем.
Цель. Целью исследования является разработка и изучение антибактериальных in situ покрытий для предоперационной обработки имплантатов.
Материалы и методы. В эксперименте использовали полоксамеры Kolliphor® P 407 и Kolliphor® P 188 (BASF, Германия), гиалуроновую кислоту высокомолекулярную PrincipHYAL® (1400–1800 кДа), низкомолекулярную PrincipHYAL® (400–600 кДа), смесь из высоко-, средне- и низкомолекулярных кислот PrincipHYAL® Cube3 (ROELMI HPC Srl, Италия). В качестве скрининговых методов для выявления оптимальной композиции использовали измерение температуры гелеобразования, изучение рН, реологические исследования, микробиологические тесты.
Результаты и обсуждение. В ходе эксперимента была установлена оптимальная концентрация гиалуроновой кислоты 1400–1800 кДа – 0,5 %, при которой полученный состав при температуре 4,5 ± 0,5 °С представлял собой гомогенную жидкость, а при нагревании осуществлял золь-гель переход. Было выявлено, что гиалуроновая кислота не оказывает значительного влияния на температуру гелеобразования, в связи с чем добавили полоксамер 188. Было установлено влияние молекулярной массы гиалуроновой кислоты на характеристики систем in situ. Высокомолекулярная гиалуроновая кислота стабилизировала показатели вязкости и улучшила адгезивные свойства системы, образцы с низкомолекулярной гиалуроновой кислотой, а также смесью из высоко-, средне- и низкомолекулярных кислот продемонстрировали меньшие показатели динамической вязкости по окончании фазового золь-гель перехода. Было проведено исследование адгезии оптимального состава, содержащего 18,0 % полоксамера 407, 2 % полоксамера 188 и 0,5 % гиалуроновой кислоты (1400–1800 кДа), к титановой пластине. При воздействии лопастной мешалки (скорость вращения 20 об/мин) в течение 15 минут и при хранении в термостате (37,0 ± 0,5 °С) в течение недели анализируемый состав продемонстрировал прочность адгезии, что обусловливает возможность использования его для создания покрытия.
Заключение. Путем многостадийного скрининга был отобран образец для введения модельного антибактериального компонента, представляющего собой коктейль бактериофагов Klebsiella pneumonia, Staphylococcus aureus, Escherichia coli. Микробиологические исследования показали хорошую совместимость иммунобиологической субстанции со вспомогательными веществами, что обозначило перспективность проведения дальнейших доклинических исследований.
Introduction. Periprosthetic infections are a major problem in orthopedic surgery. The most optimal way to influence the bacterial film is to suppress the early stages of its formation. The use of hydrogel coatings for the prevention of periprosthetic infections is an effective measure, while the process of coating the implant can be simplified due to the use of in situ systems.
Aim. The purpose of the research is to develop and study antibacterial in situ coatings for preoperative treatment of implants.
Materials and methods. In the experiment we used poloxamers Kolliphor® P 407 and Kolliphor® P 188 (BASF, Germany), hyaluronic acid high-molecular PrincipHYAL® (1400–1800 kDa), low-molecular PrincipHYAL® (400–600 kDa), mixture of high, medium and low-molecular acids PrincipHYAL® Cube3 (ROELMI HPC Srl, Italy). As screening methods for identifying the optimal composition, we used gelation temperature measurements, pH measurements, studies of rheological properties, and microbiological tests.
Results and discussion. During the experiment, we found the optimal concentration of hyaluronic acid 1400–1800 kDa – 0.5 %, at which the studied composition at a temperature of 4.5 ± 0.5 °C was a homogeneous liquid, and it made a sol-gel transition when heated. It was revealed that hyaluronic acid had no significant effect on the gelling temperature, so we added poloxamer 188. We also established the influence of the hyaluronic acid molecular weight on the in situ systems characteristics. High molecular weight hyaluronic acid stabilized the viscosity values and improved the adhesive properties of the system, samples with medium and low molecular weight hyaluronic acid showed lower dynamic viscosity values at the phase gel-sol transition end. We tested the optimal composition (containing 18.0 % poloxamer 407, 2 % poloxamer 188, and 0.5 % hyaluronic acid (1400–1800 kDa) adhesion to the titanium plate. When exposed to the paddle stirrer (rotation speed 20 rpm) for 15 minutes and stored in the thermostat (37,0 ± 0,5 °C) for a week, the analyzed composition showed adhesion strength, which makes it possible to use it for coating.
Conclusion. By multistage screening a sample was selected for introduction of a model antibacterial component representing a cocktail of bacteriophages Klebsiella pneumonia, Staphylococcus aureus, Escherichia coli. Microbiological studies showed good compatibility of the immunobiological substance with excipients, which indicated the prospects for further preclinical studies.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.