Análisis y mejora de las propiedades de uncemento óseo acrílico mediante la adicción de microcápsulas de antibióticos

Abstract

El uso principal del cemento óseo acrílico es la fijación de prótesis en operaciones de artroplastia. El cemento ocupa el espacio entre la prótesis y el hueso, amortiguando las fuerzas que actúan sobre el hueso. En las últimas décadas se ha elevado la tasa de cirugías de revisión de artroplastia, lo que ha potenciado el desarrollo de los tratamientos contra la infección en articulaciones sometidas a operaciones. El tratamiento estándar incluye la retirada de la prótesis antigua y la implantación de una temporal. Esta prótesis temporal se implanta utilizando un cemento óseo cargado con antibiótico, que permita la liberación directa a los tejidos infectados. El objetivo de la mayoría de los estudios realizados con cementos óseos cargados de antibióticos es encontrar la composición óptima de antibióticos, que procure el mejor efecto antibacteriano posible para combatir este tipo de infecciones pero que no comprometa las propiedades mecánicas del cemento. En esta investigación se ha realizado un estudio del efecto que la adición de la rifampicina microencapsulada tiene sobre las propiedades mecánicas del cemento. Estudios anteriores demostraron que la microencapsulación de la rifampicina permite la incorporación en el cemento de este antibiótico, que de otra manera no puede ser incorporado debido a que inhibe el curado del cemento y perjudica sus propiedades mecánicas. La rifampicina ha demostrado ser muy eficaz en la lucha contra la formación del biofilm que causa la infección protésica. Las propiedades de este cemento con microcápsulas se han comparado, además de con el cemento sin antibióticos; por un lado, con el cemento con la misma cantidad de rifampicina en polvo, para evaluar el efecto positivo de la microencapsulación; y por otro lado con el cemento cargado tanto con vancomicina como con gentamicina, para compararlo con los dos tipos de cemento con antibiótico más utilizados actualmente.

The main use of acrylic bone cement is the fixation of prosthesis in arthroplasty surgery. The cement occupies the space between the prosthesis and the bone, absorbing the forces that act on the bone thanks to its elastic properties. In the last decades the rate of arthroplasty revision surgeries has been increased, which has promoted the development of treatments against joint infection. The standard treatment includes the removal of the old prosthesis and the implantation of a temporary one. This temporary prosthesis is implanted using a cement that is loaded with antibiotic, which allows the direct release to the infected tissues facilitating the local action of the cement. The main objective that can be reached in this project is to find the optimal antibiotic combination, which provides the best possible antibacterial effect to combat this type of infection. In this research, a more detailed study of the effect that the microencapsulated rifampicin addition has on the mechanical properties of the bone cement has been made. Previous studies demonstrated that the microencapsulation of rifampicin allows the incorporation into the cement of this antibiotic, which otherwise cannot be incorporated because it inhibits the curing of cement and impairs its mechanical properties. Rifampicin has been shown to be very effective in combating the formation of the biofilm that causes prosthetic infection. The properties of this cement with microcapsules have been compared, in addition to the cement without antibiotics (cement control); on the one hand, with cement with the same amount of rifampicin, to evaluate the positive effect of microencapsulation; and on the other hand, with the cement loaded with both vancomycin and gentamicin, to compare it with the types of cement with antibiotic most used today.