Hydrogelexpander als Medikamentenabgabe-System für Antibiotika

Zusammenfassung

Hintergrund: In dieser Studie wurden hochhydrophile osmotische selbstquellende Hydrogelexpander, welche aus einem Copolymer von N-Vinylpyrolidon und Methylmethacrylat bestehen, auf ihre potenzielle Eignung als Medikamentenabgabe-System für Antibiotika zur postoperativen Infektionsprophylaxe untersucht. Methoden: Die trockenen Expander wurden für 24 h in einer 0,3 %igen Lösung von Ofloxacin oder Tobramycin inkubiert. Während der Quellung nimmt der Expander von 0,3 ml auf 3 ml an Volumen zu, d. h. es werden 2,7 ml der 0,3 %igen Antibiotika-Lösung absorbiert und so 8,1 mg Ofloxacin bzw. Tobramycin aufgenommen. Zur Untersuchung der Elimination beider Antibiotika wurde nach 0.25, 1, 2, 6, 24, 48 und 72 Stunden die Konzentration in 15 ml 0,9 % NaCl-Lösung (B. Braun Melsungen, Germany) bestimmt. Um den durchblutungsbedingten Flüssigkeitsaustausch zu simulieren, wurde das Elutionsmedium nach jedem Messpunkt erneuert. Für jede Substanz wurden 10 Expander untersucht. Die Antibiotikakonzentration wurde für Ofloxacin durch HPLC/UV und für Tobramycin mit einem spezifischen Fluorescence-polarisation-Immunoassay (Abbott TDx) bestimmt. Ergebnisse: Die mittlere Konzentration an Ofloxacin betrug nach 0,25, 1, 2, 6, 24, 48 und 72 h 50,2, 46,8, 41,2, 75,4, 88,2, 46,2 und 19,1 µg/ml. Die kumulative Dosis von Ofloxacin erreichte nach 72 h 68 % der initial aufgenommenen Anbiotikamenge. Die korrespondierenden Konzentrationen an Tobramycin waren 38,8, 48,5, 40,5, 69,8, 88,7, 119,3 und 71,6 µg/ml. Die kumulative Dosis lag mit 88 % etwas höher als bei Ofloxacin. Schlussfolgerung: Die in 0,3 %iger Antibiotikalösung inkubierten Hydrogelexpander können einen nennenswerten Betrag an Ofloxacin bzw. Tobramycin aufnehmen und auch wieder freigeben, um in vivo die für einen antimikrobiellen Effekt nötige Dosis zu erzielen. Klinisch angewandt könnte dieses Prinzip helfen, postoperative infektiöse Komplikationen unmittelbar nach Expander-Implantation zu vermeiden.

Abstract

Purpose: The suitability of a high-hydrophilic osmotic self-inflating hydrogel expander consisting of a co-polymer of N-vinylpyrolidone and methyl methacrylate as a drug delivery system for antibiotics to prevent a postoperative infection was investigated in a laboratory setting. Methods: The dry expanders were incubated in a 0.3 % solution of Ofloxacin or Tobramycin for 24 hours. The completely swollen expander had increased in volume from 0.3 mL to almost 3 mL (adsorbing 2.7 mL of the 0.3 % solution, i. e.,8.1 mg of Ofloxacin or Tobramycin, respectively). Addressing the elimination of both antibiotics, the concentrations in 15 mL elution medium (simulating the volume of the orbit in a newborn baby) were measured after 0.25, 1, 2, 6, 24, 48 and 72 hours of elution. 0.9 % sodium chloride (B. Braun Melsungen, Germany) was used as elution medium. To imitate fluid exchange due to blood perfusion in the surrounding tissue the medium was renewed after every sampling. For each substance 10 expanders were tested. Concentrations of antibiotic were determined by HPLC/UV for Ofloxacin and by using a specific fluorescence-polarisation immunoassay (Abbott TDx) for Tobramycin. Results: Mean concentrations of Ofloxacin at 0.25, 1, 2, 6, 24, 48 and 72 hours after beginning of the elution were 50.2, 46.8, 41.2, 75.4, 88.2, 46.2 and 19.1 µg/mL, respectively. The cumulative amount of Ofloxacin eluted after 72 hours reached 68 % of the loading dose. The corresponding mean concentrations of Tobramycin were 38.8, 48.5, 40.5, 69.8, 88.7, 119.3 and 71.6 µg/mL. The cumulative eluted amount was 88 %. Conclusions: The investigated hydrogel expanders soaked in 0.3 % antibiotic solution can store and later on release sufficient amounts of Ofloxacin or Tobramycin to produce antimicrobial effective concentrations in vitro in the surrounding environment. This principle, when used in a clinical setting, might help to eliminate post-implantation infection which is one of the major complications in clinical use.

Schlüsselwörter

Biochemie - Infektiologie - Lider - Orbita - Pharmakologie

Key words

biochemistry - infectious diseases - lids - orbit - pharmacology

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