Background. Bone implant-associated infections, particularly those caused by multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa, represent a serious clinical problem. Local delivery of antibiotics such as polymyxin is a promising strategy for overcoming resistance and combating biofilms.
The aim of the study — to investigate the elution rate of polymyxin from two different polymer matrices (polymethyl- methacrylate and a polyurethane carrier) and their antibacterial activity against P. aeruginosa and K. pneumoniae strains.
Methods. The elution rate and antibacterial activity of polymyxin incorporated into two polymeric materials were studied: one based on polymethylmethacrylate (PMMA) and one based on polyurethane polymers (PU). Polymyxin was added to the starting materials in two ratios — polymer : antibiotic 10 g : 0.25 g; polymer : antibiotic 10 g : 0.5 g.
Results. The volume of polymyxin released when the materials were saturated with a polymer : polymyxin ratio of 10 g : 0.25 g was higher for the PU-based material (38.8%). When the materials were saturated with polymyxin at a polymer : polymyxin ratio of 10 g : 0.5 g, the best yield was achieved for the PMMA-based material (75.6%). Both materials provided statistically significant antibacterial activity. PMMA demonstrated a more potent initial effect, while PU had a prolonged effect. In all cases, a dose-dependent antibacterial effect was observed. Differences in release kinetics are related to the polymer structure: dense PMMA ensures rapid surface release, while porous polyurethane provides more prolonged diffusion. This determines potential clinical scenarios for their use — for rapid sanitation or long-term prophylaxis, respectively.
Conclusion. Polymethylmethacrylate and polyurethane materials are effective systems for the local delivery of polymyxin, providing different release profiles, which allows selecting the material based on clinical needs.
Актуальность. Инфекции, связанные с костными имплантатами, особенно вызываемые полирезистентными Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa, представляют серьезную клиническую проблему. Локальная доставка антибиотиков, таких как полимиксин, является перспективной стратегией преодоления резистентности и борьбы с биопленками.
Цель исследования — изучить скорость элюции полимиксина из двух различных полимерных матриц (полиметилметакрилата и полиуретанового носителя) и их антибактериальную активность в отношении штаммов P. aeruginosa и K. pneumoniae.
Материал и методы. Исследовали скорость элюции и антибактериальную активность полимиксина, включенного в два полимерных материала: костный цемент на основе полиметилметакрилата (ПММА) и полимерный носитель на основе полиуретановых полимеров (ПУ). Полимиксин вносили в исходные материалы в двух пропорциях — полимер : антибиотик 10 г : 0,25 г; полимер : антибиотик 10 г : 0,5 г.
Результаты. Объем высвободившегося полимиксина при насыщении материалов в соотношении полимер : полимиксин 10 г : 0,25 г был выше из материала на основе ПУ (38,8%). В случае насыщения материалов полимиксином в соотношении полимер : полимиксин 10 г : 0,5 г лучший выход был у материала на основе ПММА (75,6%). Оба материала обеспечивали статистически значимую антибактериальную активность. ПММА демонстрировал более мощный начальный эффект, ПУ — пролонгированный. Во всех случаях выявлена дозозависимость антибактериального эффекта. Различия в кинетике высвобождения связаны со структурой полимеров: плотный ПММА обеспечивает быстрый поверхностный выброс, а пористый полиуретан — более пролонгированную диффузию. Это определяет потенциальные клинические сценарии их применения — для быстрой санации или длительной профилактики соответственно.
Заключение. Полиметилметакрилатный и полиуретановый материалы являются эффективными системами для локальной доставки полимиксина, обеспечивают различные профили высвобождения, что позволяет выбирать материал в зависимости от клинических задач.