Vancomycin containing Plla delivery system for bone tissue biocompatibility and treatment of implant related chronic osteomyelitis

Abstract

Osteomiyelit; piyojenik bakteriler tarafından kemikte ya da kemik iliğinde oluşturulan bir enfeksiyon hastalığıdır. Hematojen yolla bir bakteriyemi sonrasında sekonder olarak gelişebildiği gibi yakındaki yumuşak dokudan infeksiyonun yayılması ile de meydana gelebilir. Osteomiyelit tedavisi antibiyotik tedavisinin yanında cerrahi tedaviyi ve hastanın durumunun düzeltilmesini ve altta yatan hazırlayıcı faktörlerin ortadan kaldırılmasını kapsar. Ancak tedavide antibiyotiğin kemikte etkili düzeye ulaşabilmesi önemlidir. Bu yüzden osteomiyelitin önlenmesi ve tedavisinde kontrollü antibiyotik salım sistemleri kullanılabilir. Böylece antibiyotik doğrudan ve kontrollü olarak hastalıklı dokuya göndermektedir. Taşıyıcı materyal olarak polimer sıkça kullanılmaktadır. Polimer; biyobozunur ya da biyobozunmaz olabilir. Biyobozunur polimerlerin avantajı; vücuda yerleştirildikten sonra çıkartılabilmeleri için ikinci bir operasyona gerek duymamalarıdır.Çalışmada, deneysel sıçan osteomyelit modelinde oluşturulan implant ilişkili kronik osteomiyelitin tedavisi için vankomisin içeren PLLA/TCP kompozitleri geliştirilmiştir. Kompozitlerden bazıları PLLA ile kaplanarak, kaplamalı ve kaplamasız kompozitler arasındaki fark gözlenmiştir. Ayrıca, kompozitlerin bir bölümü kemik dokusuyla biyouyumluluğu araştırabilmek için vankomisinsiz hazırlanmıştır. Kaplamanın vankomisin salımını 5 haftaya kadar uzattığı ve kompozitlerin yüzey morfolojisini değiştirdiği gözlemlenmiştir. Hücre kültürü çalışmalarına göre; vankomisin içeren kompozitler, hücre yapışması, çoğalması ve mineralizasyon sağlayarak kemik dokusu ile biyouyumludurlar. Radyolojik ve mikrobiyolojik değerlendirmelere göre vankomisin içeren ve vankomisin içeren kaplamalı kompozitler MRSA çoğalmasını engelleyerek implant ilişkili kronik osteomyeliti tedavi etmektedir.Anahtar Kelimeler: Antibiyotik, osteomiyelit, PLLA, vankomisin, kemik, polimer, MRSA, in vivo, biyouyumluluk, ilaç taşıyıcı sistemler, kontrollü salım, biyobozunur polimer

Osteomyelitis is an infection of bone or bone marrow, usually caused by pyogenic bacteria. It can cultivate by hematogen way or by the help of local soft tissue infection. Osteomyelitis often requires prolonged antibiotic therapy and surgery. But for therapy; antibiotic must reach to effective dose in the bone. So; for prevention and treatment of osteomyelitis controlled antibiotic release systems can be used. These systems have been developed to deliver antibiotics directly to infected tissue.In this study; vancomycin loaded PLLA/TCP composites were developed and characterized to treat implant related chronic osteomyelitis in experimental rat osteomyelitis model. Some of the composites were prepared by coating the vancomycin loaded composites with PLLA to observe the difference between the coated and uncoated composites. Also, some composites were developed free from the vancomycin to determine the biocompatibility of the composite for the bone tissue. The coating extended the release of the vancomycin up to 5 weeks and changed the surface morphology of the composites. According to the cell culture studies, vancomycin loaded PLLA/TCP composites promoted cell adhesion, cell proliferation and mineralization so; the composite was biocompatible with bone tissue. Radiological and microbiological evaluations showed that vancomycin loaded and coated vancomycin loaded PLLA/TCP composites inhibited MRSA proliferation and treat implant related chronic osteomyelitis.Keywords: Antibiotic, osteomyelitis, PLLA, vancomycin, bone, polymer, MRSA, in vivo, drug delivery systems, controlled release, biodegradable polymer