Desarrollo de nuevas formulaciones de cementos óseos para liberación de antibióticos de amplio espectro: estudio experimental de su aplicación y biocompatibilidad en el tratamiento de las infecciones óseas

Abstract

La cirugía de artroplastia en el recambio articular, sobre todo de rodilla y de cadera, en las últimas décadas ha crecido exponencialmente. La infección protésica es una complicación con una incidencia relativamente baja, pero muy difícil de combatir, relacionado al desarrollo de biopelículas por parte de las bacterias implicadas (especialmente estafilococos- tanto SCoN como S. aureus), donde el acceso local de los antibióticos se vea severamente comprometido. En ese contexto, la incidencia de infecciones por gérmenes multirresistentes es cada vez más elevada, y complica si cabe mucho más el control o erradicación de la infección protésica.

La cirugía de revisión en dos tiempos ha sido en las últimas décadas el patrón oro para el manejo de las infecciones protésicas crónicas; de manera que la retirada del implante con un amplio desbridamiento, que elimine la mayor parte posible de la carga bacteriana adherida en la biopelícula, y el mantenimiento de un espaciador de cemento que consiga una liberación local antibiótica elevada, permita la erradicación de la infección.

El cemento empleado en los espaciadores está precargado de antibióticos (gentamicina, clindamicina o vancomicina), en monoterapia o en asociación. Los espaciadores de cemento deberían permitir una liberación local de antibióticos elevada y mantenida durante todo el periodo entre el primer y segundo tiempo (entre 8 y 12 semanas). Actualmente no se ha conseguido un espaciador con una cinética de liberación ideal para optimizar el tratamiento de la infección protésica. En aras de mejorar la elución, se han empleado diferentes estrategias entre las que se encuentran el aumento de la cantidad total y la asociación antibiótica, así como el aumento de la porosidad de las formulaciones de cemento óseo, entre ellas el empleo de moléculas biodegradables para vehiculizar los antibióticos.

De la misma manera, debe existir la preocupación por conseguir formulaciones de cemento óseo que además de mejorar la elución antibiótica, respeten mejor la

estructura ósea y el proceso reparativo, y con ello favorecer la nueva implantación protésica al limitar la osteolisis asociada a la propia infección ósea y al empleo de espaciadores óseos.

Por todo ello, nos planteamos la siguiente HIPÓTESIS: ¿Es posible facilitar la elución de los antibióticos del cemento óseo y mejorar su biocompatibilidad modificando la estructura química del mismo?

Para ello se plantearon 3 OBJETIVOS bien diferenciados: caracterizar una nueva formulación de cemento óseo acrílico, sustituyendo el 45 % de la fase sólida del cemento comercial Palacos® R por microesferas de PLGA; desarrollar un modelo histológico de infección ósea, empleando al conejo como animal de experimentación, introduciendo una varilla de titanio recubierta de hidroxiapatita colonizada por S. aureus y realizar un estudio de la arquitectura ósea y la inmunohistoquímica celular, estudiando 4 grupos con 2 formulaciones de cemento, en presencia o ausencia de infección, empleando un modelo propio de estadificación, que permite para valorar de forma semicuantitativa la presencia y distribución bacteriana (tinción de Gram), la actividad macrofágica (RAM-11) y el estrés oxidativo local (iNOS y NOX).

Tras la valoración de los RESULTADOS hemos conseguido 1) Desarrollar nuevas formulaciones de cemento óseo que mejoran la cinética de liberación in vitro de antibióticos de amplio espectro, en cantidad total liberada pero sobre todo, manteniendo dosis elevadas durante un periodo prolongado, 2) Entender la dispersión bacteriana en nuestro modelo experimental de infección ósea para demostrar que las formulaciones de cemento óseo con PLGA 3) Preservan mejor el tejido óseo circundante a nuestro implante disminuyendo la actividad macrofágica proinflamatoria y disminuyendo el estrés oxidativo local, asociándose al control de la infección y favoreciendo el remodelado óseo.

Todo ello nos permite elevar la hipótesis a categoría de TESIS, la modificación del cemento comercial Palacos® R con partículas de PLGA permite facilitar la elución antibiótica y mejorar el control de la infección ósea favoreciendo la preservación ósea.