Antibiotic release and antibacterial efficacy in cement spacers and cement beads impregnated with different techniques: In vitro study

Abstract

Objectives: This study aims to compare the antibiotic release and biological effectiveness of bead type and articulating spacers of different cement types with antibiotics added at alternative phases of cement preparation. Materials and methods: Four gram vancomycin was added into two types of antibiotic-free cement (Simplex®, Biomet®) with similar viscosity and also gentamycin-containing cement (Refobacin®). Prepared specimens were used to create cement beads and articulating hip spacers, making a total of six different groups. Two alternative groups were formed by adding the Vancomycin while the cement was in dough phase. Antibiotic release and biological activity were evaluated with immunoassay techniques and agar-disk diffusion methods. Results: All groups showed initial antibiotics surge in the first week, which was 2 to 4 times more evident in the beads group. Antibiotic release and change in release rate were significantly different between Simplexalternative and Simplex, Biomet, Refobacin-beads, and between Biometspacer and Refobacin-beads groups (p<0.05). Elution of antibiotics was not different between mobile spacers prepared with conventional or alternative methods (p>0.05). Biomet cement showed larger diffusion inhibition zone in agar. There was no difference between biological activity of the bead and mobile designs of the Biomet brand (p>0.05). Inhibition zone analyses of agar and disk diffusion tests revealed significant differences between several groups (p<0.05). Conclusion: Cement beads provide superior antibiotic release regardless of cement type or preparation method. Simplex P® cement has lower anti-bacterial efficiency than Biomet®. Different methods for cement and antibiotics mixing and addition of extra vancomycin into the commercially drug loaded cement do not have any effect on the results.Amaç: Bu çalışmada çeşitli kemik çimentolarına farklı evrelerde eklenen antibiyotiklerle hazırlanan boncuk tipli ve eklem boşluk dolduruculardan antibiyotik salınımı ve biyolojik etkinliği karşılaştırıldı. Gereç ve yöntemler: Benzer viskoziteye sahip iki tip antibiyotiksiz çimentoya (Simplex®, Biomet®) ve gentamisin içeren çimentoya (Refobacin®) 4 gram vankomisin ilave edildi. Çimento boncuklarını ve kalça boşluk doldurucularını oluşturmak için hazırlanan örneklerden toplam altı farklı grup oluşturuldu. Çimento hamur fazında iken vankomisin eklenerek de iki alternatif grup oluşturuldu. Antibiyotik salınımı ve biyolojik aktivite immunoassay teknikleri ve agar-disk difüzyon yöntemleri ile değerlendirildi. Bulgular: Boncuk grubunda 2-4 kat daha fazla olmak üzere tüm gruplarda ilk haftada hızlı antibiyotik salınımı görüldü. Simplexalternatif ile Simplex, Biomet, Refobacin-zincir ve Biomet-boşluk doldurucu ile Refobacin-zincir grupları arasında antibiyotik salınımı ve salınma hızındaki değişim anlamlı olarak farklıydı (p<0.05). Antibiyotiklerin elüsyonu, konvansiyonel veya alternatif yöntemlerle hazırlanan hareketli boşluk doldurucularda farklı değildi (p>0.05). Biomet çimento, agarda daha büyük difüzyon inhibisyon bölgesi gösterdi. Biomet çimento ile hazırlanan boncuk ve hareketli boşluk doldurucularda biyolojik etkinlik farkı yoktu (p>0.05). Agar ve disk difüzyon inhibisyon zonları gruplar arasında anlamlıydı (p<0.05). Sonuç: Çimento boncukları, çimento tipine veya hazırlama yöntemine bakılmaksızın daha fazla antibiyotik salınımı sağlamaktadır. Simplex P® çimento Biomet’den daha düşük anti-bakteriyel verime sahiptir. Farklı yöntemlerle ve farklı zamanlarda vankomisin eklenerek ve karıştırılarak hazırlanan materyallerde ve ticari olarak antibiyotik yüklü çimentoda farklı yöntemlerin sonuçlar üzerinde herhangi bir etkisi yoktur.