Resumen de Dispositivos ortopédicos para la liberación controlada de antibióticos: aplicación en la prevención de infecciones post quirúrgicas ortopédicas utilizando el ovino como modelo animal
Uno de los grandes retos de la medicina moderna es el de liberar los medicamentos exclusivamente en los lugares donde deben actuar y en las cantidades mínimas precisas para ejercer el efecto terapéutico deseado. En este sentido, el proyecto de investigación que ha dado lugar a la presente tesis doctoral utiliza implantes ortopédicos como depósitos liberadores de antibióticos de manera local para la prevención de infecciones post-quirúrgicas.
Tanto en traumatología como en cirugía ortopédica las infecciones, en especial las estafilocócicas, representan un grave problema en el periodo postquirúrgico, obligando en muchos casos a la retirada de la prótesis infectada y a la posterior reimplantación de una nueva. Todo ello implica riesgos para la salud del paciente y un elevado coste económico.
En este trabajo se estudia la utilidad de dos modelos de dispositivos ortopédicos, uno macroporoso y otro perforado con distinto número de orificios de liberación (de 2 a 8), ambos con un hueco central relleno de antibiótico. Estos implantes cumplen una función dual: además de realizar una función primaria de estabilización del trauma óseo, producen una liberación local de antibiótico en concentración adecuada, útil para la prevención de las complicaciones infecciosas post quirúrgicas ortopédicas y traumatológicas. Esta última función facilita la realización de la primera ya que se favorece una adecuada reparación y regeneración ósea en condiciones estériles.
Este trabajo está dividido en dos partes: in vitro e in vivo. En los experimentos in vitro se evaluó la cinética de liberación del antibiótico contenido en cada implante en fluido biológico simulado, se realizaron ensayos mecánicos con el objeto de comprobar la resistencia mecánica de los implantes y se sometieron los implantes de mejor perfil de liberación a un desafío bacteriano contra Staphylococcus aureus ATCC 6538. Además se valoró la citotoxicidad dependiente de dosis de los antibióticos utilizados sobre líneas celulares humanas.
En los experimentos in vivo se implantaron los dispositivos cargados de antibiótico en la tibia de ovinos adultos. Los implantes ortopédicos fueron infectados experimentalmente con concentraciones iguales de Staphylococcus aureus ATCC 6538 tanto para los animales donde se implantaron dispositivos con antibiótico como para los controles, que fueron implantados con dispositivos sin antibiótico. Se hizo un seguimiento clínico y microbiológico durante el tiempo experimental y posteriormente se procedió a la evaluación post mortem de los animales (necropsia, examen histopatológico y microbiológico). Además, para los implantes perforados, se procedió a llevar a cabo un estudio de la biodistribución del antibiótico, con localización y cuantificación del mismo en sangre y tejidos adyacentes al implante utilizándose técnica de cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC).
En los experimentos in vitro se observó que las cinéticas de liberación de los antibióticos dependían de la estructura y del diseño de estos dispositivos ortopédicos. Las liberaciones demostraron ser sostenidas en el tiempo y el periodo máximo de liberación fue de una semana. Los resultados de los ensayos mecánicos comprobaron la resistencia de dichos dispositivos para su aplicación en un modelo in vivo. Los implantes demostraron un rápido efecto bactericida, con eliminación total de las bacterias del medio en un periodo máximo de 24 horas. Además, la concentración de antibiótico liberada por los dispositivos no fue tóxica para las células más comunes encontradas en los tejidos cercanos al implante, como se pudo comprobar en los ensayos de citotoxicidad. En los experimentos in vivo se comprobó la eficacia de los implantes como agentes profilácticos frente a infecciones post quirúrgicas ortopédicas en el modelo ovino: los animales tratados exhibieron adecuada cicatrización sin indicios macroscópicos, microscópicos ni microbiológicos de infección y, a su vez, los animales control se infectaron, lo que fue comprobado en el seguimiento clínico, por los análisis post mortem y los estudios microbiológicos. Los estudios de biodistribución comprobaron la estricta acción local del dispositivo, ya no se detectó antibiótico en el plasma de los animales cuyos implantes contenían el fármaco.
Los experimentos aquí presentados demuestran, en el modelo ovino, la efectividad y la biocompatibilidad de éstos dispositivos ortopédicos como liberadores de antibiótico, permitiendo controlar la liberación de los distintos fármacos y, al mismo tiempo, logrando que el antibiótico liberado localmente evitase la aparición de infecciones en el modelo ovino.
