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19 MAPFRE MEDICINA, 2003; vol. 14, n.° 4 249 ORIGINAL Cerámica de biovidrio como vector biodegradable de liberación de gentamicina. Estudio experimental in vivo Bioglass ceramic as biodegradable vector of gentamycin release. Experimental study in vivo 1 Laboratorio de Cirugía Ortopédica Experimental Meseguer Olmo L. 1 1 Facultad de Medicina Ros Nicolás M. J. 1 1 Universidad de Murcia Clavel-Sáinz M. 1 2 Cátedra de Química Orgánica y Bioinorgánica Martínez Marín A. 1 1 Facultad de Farmacia Vicente Ortega V. 1 1 Universidad Complutense de Madrid 1 Alcaraz Baños M. 1 Lax Pérez A. 1 Arcos López D. 2 Ragel C. V. 2 Vallet Regí M. 2 RESUMEN Se ha sintetizado un biomaterial con propiedades osteo- génicas adecuado para ser utilizado para el tratamiento de defectos óseos y al mismo tiempo prevenir y tratar procesos infecciosos localizados en el hueso. Estos materiales están compuestos exclusivamente por sulfato de gentamicina y vi- drio bioactivo SiO 2 -CaO-P 2 O 5 obtenido por el procedimien- to de sol-gel. Los implantes se procesaron por medio de pre- sión uniaxial e isostática sobre la mezcla de los componentes. Después de su implantación en fémures de 20 conejos Nueva Zelanda, hemos estudiado: 1) la liberación del antibiótico, determinando la concentración en hueso proximal y distal, hígado, riñón y pulmón en función del tiempo de implanta- ción, y 2) el crecimiento óseo como consecuencia de la bioac- tividad del vidrio. Los resultados mostraron que el implan- te es un buen transportador para la liberación local de gentamicina en tejido óseo, mostrando una excelente bio- compatibilidad e integración ósea. Además, estos implantes son capaces de promover el crecimiento óseo durante su pro- ceso de reabsorción. Palabras clave: Biomateriales, cerámicas biovidrio, cerámicas bioactivas, vectores biodegradables. Meseguer Olmo L, Ros Nicolás M J, Clavel-Sáinz M, Martínez Marín A, Vicente Ortega V, Alcaraz Baños M, Lax Pérez A, Arcos López D, Ragel C V, Vallet Regi M Cerámica de biovidrio como vector biodegradable de liberación de gentamicina. Estudio experimental in vivo Mapfre Medicina, 2003; 14: 249-257 Correspondencia: Luis R. Meseguer Olmo Puerta Nueva, 18 30008 Murcia E-mail: [email protected] ABSTRACT Biomaterials pieces with osteogenic properties, suitable to be used for the treatment of bone defect and able to avoid bone infection have been synthesized. These materials are ex- clusively composed of gentamicin sulfate and bioactive SiO 2 - CaO-P 2 O 5 sol-gel glass (previously synthesized). The implants processing has been carried out by means of uniaxial and isostatic pressure of the component mixture. After implan- ting he pieces into rabbit’s femur, we have studied: 1) the an- tibiotic release, determining the concentration in proximal and distal bone, liver, kidney and lugn as a function of time, and 2) the bone growth as a consequence of the glass reacti- vity in the biological environment. The results showed the implants are good carriers for local gentamicin release in the osseous tissue, showing an excellent biocompatibility and bo- ne integration. Moreover, these implants are able to promo- te the bone growth during their resorption process. Key words: Biomaterials, bioglass ceramics, bioactives glass ceramics, biodegradables carriers. Meseguer Olmo L, Ros Nicolás M J, Clavel-Sáinz M, Martínez Marín A, Vicente Ortega V, Alcaraz Baños M, Lax Pérez A, Arcos López D, Ragel C V, Vallet Regi M Bioglass ceramic as biodegradable vector of gentamycin release. Experimental study in vivo Mapfre Medicina, 2003; 14: 249-257 Fecha de recepción: 15 de enero de 2002 Trabajo realizado con una Ayuda de Investigación de la Fundación MAPFRE Medicina, año 2001.

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ORIGINAL

Cerámica de biovidrio como vectorbiodegradable de liberación de gentamicina.Estudio experimental in vivo

Bioglass ceramic as biodegradable vector ofgentamycin release. Experimental study in vivo

1 Laboratorio de Cirugía Ortopédica Experimental Meseguer Olmo L. 1

1 Facultad de Medicina Ros Nicolás M. J. 1

1 Universidad de Murcia Clavel-Sáinz M. 1

2 Cátedra de Química Orgánica y Bioinorgánica Martínez Marín A. 1

1 Facultad de Farmacia Vicente Ortega V. 1

1 Universidad Complutense de Madrid 1Alcaraz Baños M. 1

Lax Pérez A. 1

Arcos López D. 2

Ragel C. V. 2

Vallet Regí M. 2

RESUMEN

Se ha sintetizado un biomaterial con propiedades osteo-génicas adecuado para ser utilizado para el tratamiento dedefectos óseos y al mismo tiempo prevenir y tratar procesosinfecciosos localizados en el hueso. Estos materiales estáncompuestos exclusivamente por sulfato de gentamicina y vi-drio bioactivo SiO2-CaO-P2O5 obtenido por el procedimien-to de sol-gel. Los implantes se procesaron por medio de pre-sión uniaxial e isostática sobre la mezcla de los componentes.Después de su implantación en fémures de 20 conejos NuevaZelanda, hemos estudiado: 1) la liberación del antibiótico,determinando la concentración en hueso proximal y distal,hígado, riñón y pulmón en función del tiempo de implanta-ción, y 2) el crecimiento óseo como consecuencia de la bioac-tividad del vidrio. Los resultados mostraron que el implan-te es un buen transportador para la liberación local degentamicina en tejido óseo, mostrando una excelente bio-compatibilidad e integración ósea. Además, estos implantesson capaces de promover el crecimiento óseo durante su pro-ceso de reabsorción.

Palabras clave: Biomateriales, cerámicas biovidrio, cerámicasbioactivas, vectores biodegradables.

Meseguer Olmo L, Ros Nicolás M J, Clavel-Sáinz M,Martínez Marín A, Vicente Ortega V, Alcaraz Baños M,Lax Pérez A, Arcos López D, Ragel C V, Vallet Regi MCerámica de biovidrio como vector biodegradable de liberaciónde gentamicina. Estudio experimental in vivoMapfre Medicina, 2003; 14: 249-257

Correspondencia:

Luis R. Meseguer OlmoPuerta Nueva, 1830008 MurciaE-mail: [email protected]

ABSTRACT

Biomaterials pieces with osteogenic properties, suitableto be used for the treatment of bone defect and able to avoidbone infection have been synthesized. These materials are ex-clusively composed of gentamicin sulfate and bioactive SiO2-CaO-P2O5 sol-gel glass (previously synthesized). The implantsprocessing has been carried out by means of uniaxial andisostatic pressure of the component mixture. After implan-ting he pieces into rabbit’s femur, we have studied: 1) the an-tibiotic release, determining the concentration in proximaland distal bone, liver, kidney and lugn as a function of time,and 2) the bone growth as a consequence of the glass reacti-vity in the biological environment. The results showed theimplants are good carriers for local gentamicin release in theosseous tissue, showing an excellent biocompatibility and bo-ne integration. Moreover, these implants are able to promo-te the bone growth during their resorption process.

Key words: Biomaterials, bioglass ceramics, bioactives glassceramics, biodegradables carriers.

Meseguer Olmo L, Ros Nicolás M J, Clavel-Sáinz M,Martínez Marín A, Vicente Ortega V, Alcaraz Baños M,Lax Pérez A, Arcos López D, Ragel C V, Vallet Regi MBioglass ceramic as biodegradable vector of gentamycin release.Experimental study in vivoMapfre Medicina, 2003; 14: 249-257

Fecha de recepción: 15 de enero de 2002

Trabajo realizado con una Ayuda de Investigaciónde la Fundación MAPFRE Medicina, año 2001.

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INTRODUCCIÓN

Los antibióticos de depósito utilizando un trans-portador o vector es uno de los aspectos más in-teresantes en el campo de la cirugía ortopédica, de-bido a que la meticulosidad y precisión quirúrgicaha demostrado no ser suficiente para el tratamien-to de situaciones clínicas donde se ha detectado lapresencia de un microorganismo infeccioso.

La fijación de implantes por medio de polime-til-metacrilato (PMMA) ha sido ampliamente es-tudiada desde Charnely (1960) (1). Más tarde,Buchholz y Engelbrecht (2) tuvieron la ocasión decomprobar que la adición de antibióticos al ce-mento podía tener efecto en la prevención y tra-tamiento de las infecciones óseas. No obstante,hoy en día se discuten tres aspectos: el períodode liberación del antibiótico a partir del cemento,concentraciones locales conseguidas y que porciento queda en él sin liberar. La administraciónsistémica de antibióticos no siempre permite al-canzar concentraciones eficaces, principalmentedebido a las especiales características del flujosanguíneo en el hueso. Este hecho hace que seprecisen administrar grandes dosis para poder ob-tener aceptables concentraciones en la regiónafectada. El uso de un material de depósito quepermita liberar antibióticos directamente de mo-do local en concentraciones muy superiores a lasalcanzadas por otras vías de administración es ob-jeto de investigaciones cada vez más frecuentes(3, 4). Estas concentraciones siempre superioresa la concentración mínima inhibitoria (CMI) per-miten eliminar al microorganismo con cierta faci-lidad, sin aportar nuevos riesgos tóxicos para elpaciente (4).

Una alternativa interesante es la utilización deun material bioactivo que asegure su integraciónen el hueso y su regeneración. En este sentido, laincorporación de un vidrio SiO2-CaO-P2O5 permi-te una rápida formación de la fase apatítica tantosobre la superficie del implante como en su inte-rior (5). El objetivo de este trabajo es sintetizar yllevar a cabo la evaluación de un implante de bio-vidrio-gentamicina, evitando las desventajas rela-cionadas con el uso del PMMA-gentamicina.

MATERIAL Y MÉTODO

Material

Síntesis del vidrio

El vidrio ha sido sintetizado por hidrólisis y po-licondensación de tetraetilortosilano (TEOS), tri-

etilfosfato (TEP) y Ca(NO3)2.4H2O (Figura 1) en unaproporción apropiada para obtener una composi-ción nominal de SiO2 58-CaO 36-P2O5 6 (% mol).La reacción se llevó a cabo manteniendo una pro-porción molar de H2O/TEOS + TEP = 8 y cataliza-das adicionando HNO3 2N. Para asegurar la hi-drólisis de cada reactante, estos fueron añadidosen intervalos de una hora en agitación continua.La solución se introdujo en contenedores de te-flón, la gelificación se produjo a los tres días atemperatura ambiente. Para el secado, la tapa delcontenedor fue sustituida por otra perforada y secalentó a 150 °C durante 52 horas. Finalmente, te-niendo en cuenta los resultados obtenidos en tra-bajos previos (10, 11) se estabilizó el vidrio apli-cando altas temperaturas (700 °C) durante treshoras a presión atmosférica. Por medio de XRDse confirmó el estado cristalino del material sinte-tizado.

Preparación del implante

El vidrio fue molido durante una hora con unmolinillo rotador de bolas (Retsch). Las partículasseguidamente fueron coladas recogiéndose laspartículas de 32 a 62 µm. La distribución de lasparticulares fue determinada con un dispositivoSedigraph 5100 previa suspensión de los granosen una solución de hexametafosfato al 0,5% losresultados obtenidos se muestran en la Figura 2.La distribución del tamaño de las partículas fuesimple con un máximo situado a 22 µm.

Posteriormente, se mezclaron 200 mg de vidrioy 7 mg de sulfato de gentamicina (B Braun Medi-cal SA Lab). El resultado de la mezcla se le dió for-ma cilíndrica (diámetro 6 mm y altura 6 mm) pormedio de dos pasos: aplicando una presión uni-axial de 70 MPa y, en segundo lugar, aplicando

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Figura 1. Esquema del proceso de obtención del vidriobioactivo.

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una presión isostática de 355 MPa (Figura 3). Estesegundo paso confiere al implante una mayorconsistencia y una distribución más homogéneade las fuerzas. La presión isostática se llevo a ca-bo cubriendo los cilindros con látex y sumergidosen una mezcla de agua-aceite. La fuerza se aplicósobre el líquido y éste lo hizo sobre toda la su-perficie del cilindro.

Modelo animal

Para el estudio utilizamos veinte conejos Nue-va Zelanda, de ambos sexos, con peso entre 3,5-4 kg (esqueléticamente maduros). Estos fuerondistribuidos en cinco grupos correspondientes alos períodos de estudio previamente establecidos(una, dos semanas, una, dos y tres meses). Losanimales fueron alojados en jaulas individuales,se les proporcionó una dieta completa U.A.R. yagua ad libitum e iluminación con fotoperíodo 12horas/12 horas luz-oscuridad, de acuerdo con lasnormas establecidas por nuestro centro para elcuidado y uso de animales de laboratorio (direc-tiva CEE 86/609).

Método

Método anestésico y quirúrgico

Los animales fueron anestesiados según pro-tocolo de nuestro laboratorio consistente en sul-fato de ketamina (50 mg/kg, im) y clorpromacina(10 mg/kg im). Simultánemente se realizó profila-xis antibiótica con la asociación penicilina (240.000UI) y estreptomicina (300 mg) por vía intramuscu-lar. Seguidamente, la extremidad posterior iz-quierda fue rasurada con máquina y el área qui-rúrgica desinfectada con pivodona yodada al 10%(Betadine®) y cubierta con campo quirúrgico(OpSite®). Se realizó una incisión en la cara late-ral del tercio inferior del muslo y se expuso launión metafisoepifisaria del fémur a través del ta-bique intramuscular del músculo cuádriceps-ten-sor de fascia lata y bíceps femoral (en el plano in-ferior). Se realizó un defecto óseo no tranfixiantecon una broca quirúrgica de 5 mm a bajas revo-luciones, se irrigó cuidadosamente el defecto óseoy a continuación se introdujo el implante cilíndri-co, seguidamente se procedió al sellado del orifi-cio cortical con cera ósea, con el fin de evitar ladifusión del antibiótico fuera del hueso con el san-grado intra y postoperatorio. La herida fue cerra-da por planos anatómicos. Como tratamientoanalgésico postoperatorio, los animales recibieron

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Figura 2. Tamaño de las partículas. a: porcentaje de la ma-sa acumulada, y b: distribución del tamaño de las partícu-las.

Figura 3. Método de presión utilizado para procesar losimplantes.

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una dosis local subcutánea de mepivacaína (4mg/kg).

Al final de cada período, los animales fueroneutanasiados previa anestesia por medio de unainyección intracardíaca de una sobredosis letal depentobarbital sódico.

Procesado de las muestras

Una vez extraídos los fémures fueron radio-gráfiados con un dispositivo Mammodiagnost UC(Philips) con 28 Kv, 25 mA, foco grueso y exposi-metría automática en película Kodak Min-RScreen. Se realizaron proyecciones estándar pos-tero-anterior y lateral. Seguidamente, las imáge-nes fueron captadas con videocámara, delimitan-do el contorno del implante y un área constanteperiférica al mismo en todas las imágenes proce-sadas y sometidas a análisis mediante un pro-grama informático MICH (Microm Image Proce-ssing).

A continuación, se obtuvieron secciones óseasperpendiculares al eje diafisario de 0,5 cm de gro-sor, tanto proximales como distales del lugar deimplantación. Unas, inicialmente, fueron fijadasen formol tamponado al 10%, posteriormente de-calcificadas con formol nítrico (10%) e incluidas enparafina, y de las qu se obtuvieron secciones de0,5 µm que fueron teñidas con hematoxilina eosi-na para su observación con un microscopio ópti-co Leitz Orthoplan FSA y con luz polarizada. Otrassecciones fueron conservadas en frigorífico a –40°C para determinar la concentración local del an-tibiótico.

Seguidamente, por medio de laparotomía me-dia se extrajeron muestras de hígado, pulmón, ri-ñón y ganglios linfáticos ilíacos que fueron con-geladas con nitrógeno líquido y mantenidas en elfrigorífico a –40 °C. Se reocgio muestras de san-gre periférica de la que se extrajo suero para suposterior análisis.

Estudio de difusión antibiótica

Las secciones óseas, desprovistas de restosde médula ósea y partes blandas, así comomuestras de pulmón, hígado y riñón, fueron pe-sadas, cuidadosamente trituradas, homogeneiza-das en PBS (3 ml) y mantenidas en agitación porun período de cuatro horas. Seguidamente fue-ron centrifugadas a 4.000 rpm durante 20 minu-tos, a continuación se retiró el sobrenadante y seconservó en frigorífico a –40 °C para su posterioranálisis.

La monitorización de la concentración de gen-tamicina se realizó por técnicas de inmunoensa-yo de polarización fluorescente (FPIA) medianteun sistema TDx/TDxFLx (Abbott®) con un rangode concentración de los calibradoes de 0,0-10 µg/ml, ajustándose según condiciones particulares,como la determinación de concentraciones supe-riores al rango establecido. La especificidad delsistema indica la posibilidad de reactividad cruza-da con otros aminoglucósidos de estructura quí-mica similar y siempre inferior al 1%. En cuanto ala sensibilidad de la misma es del 95%, con un va-lor de 0,27 µg/ml y el grado de precisión segúnprotocolo EP5-T (National Committe for ClinicalLaboratory Standards) muestra coeficientes de va-riación inferiores al 6%.

Análisis estadístico

Se ha realizado una estadística descriptiva delas concentraciones calculando parámetros ca-racterísticos: media, error estándar de la media ydesviación típica.

La comparación de grupos se ha realizado conun análisis de varianza two-way complementadocon contrastes de igualdad de pares de media(Pairwise test) con el test de la t-student y con lacorrección de Bonferroni.

En aquellos casos en que no se conseguía laigualdad de varianzas aplicando el test de Leve-ne, no se utilizaba Anova sino el test aproximadode Welch y Brow-Forsythe. También se repitió elAnova transformando los datos previamente conla función logarítmica y = ln(l + concentración).

L. Meseguer, M. J. Ros, M. Clavel-Sáinz, et al.

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Figura 4. Esquema de las secciones óseas obtenidas pa-ra estudio después de la implantación.

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RESULTADOS

Del total de animales sometidos a estudio seexcluyó del mismo un animal por presentar unafractura patológica en el lugar de implantación. Nose detectaron en el resto de animales signos deinfección.

Hallazgos radiológicos (Figuras 5a, b y c)

Al inicio del estudio (una semana), el implan-te presentó una morfología rectangular y con in-tensidad radiológica homogéneas mayor que eltejido óseo vecino. Al mes de evolución se obser-vó refuerzos lineales en el tejido óseo que rodea-ban al implante y en íntimo contacto con él. Pue-de observarse la reparación del defecto cortical,así como pequeñas áreas con ausencia de tejidoóseo en uno de sus lados, posiblemente comoconsecuencia de la permanencia de restos de ce-ra ósea utilizada en el sellado del orificio cortical.A los dos meses se observaron algunas irregula-ridades periféricas en uno de los lados del implan-te sugerente del proceso de reabsorción iniciado.De igual modo, se detectó hueso neoformado quedesde la cortical lateral se disponía directamentesobre el implante. Al final del estudio (tres meses),el implante cambio su morfología inicial, dismi-nuyendo su tamaño y adoptando un aspecto más

redondeado en su perímetro, aislándose peque-ños fragmentos del mismo. El tejido óseo próxi-mo se dispuso directamente sobre el implante nodistinguiéndose líneas radiolúcidas alrededor delmismo.

El análisis de imagen corroboró los hallazgosradiológicos, mostrando una disminución pro-gresiva de la superficie del implante, al mismo

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Figura 5. Hallazgos radiológi-cos. a: A la primera semanapodemos ver imagen rectan-gular homogéneamente den-sa que corresponde al mate-rial implantado y defecto óseocortical lateral realizado parasu implantación. b: Al mes ob-servamos reparación corticalcompleta y moderada dismi-nución de la densidad del ma-terial en su contorno variandosu morfología inicial. Puedenverse abundantes líneas irre-gulares de densidad calcio encontacto con el implante. c: Alos tres meses observamosdisminución del tamaño delimplante, haciéndose más re-dondeado debido al procesode reabsorción llevado a cabodesde la periferia. Están pre-sentes abundantes líneas dedensidad calcio que desde lascorticales se disponen directa-mente sobre el material.

Figura 6. Análisis de imagen. Crecimiento óseo periféricodespués de 12 semanas de implantación.

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tiempo que iba apareciendo un tejido de radio-densidad ósea en la periferia del mismo.

Hallazgos histológicos (Figuras 7a, b, c y d)

Las secciones histológicas realizadas de formaseriada, que incluyen la porción central y periféri-ca del material implantado, mostraron en los pri-meros períodos del estudio (1-2 semanas) una re-acción inflamatoria en torno al implante, conabudantes células gigantes multinucleadas conactividad fagocítica. Más tarde, a las cuatro se-manas comenzó a observarse actividad osteogé-nica manifiesta, caracterizada por la presencia detrabéculas óseas neoformadas con revestimientocontinuo de células osteoblásticas. Fue a partir delas ocho semanas cuando más patente se obser-

vó que el tejido óseo colonizó el implante desdelas zonas periféricas sin interposición de tejido fi-broso.

Las secciones histológicas de los ganglios lin-fáticos presentaron marcada hiperplasia folicularcon predominio en las porciones periféricas o sub-capsulares y extensa histiocitosis sinusal. Con mi-croscopio de luz polarizada no se observó mate-rial birrefringente en el citoplasma de losmacrófagos. Este patrón microscópico corres-ponde al substrato morfológico de una adenitiscrónica reactiva con predominio de histiocitosissinusal.

El estudio microscópico de las vísceras (híga-do, pulmón y riñón) no mostraron la presencia departículas birrefringentes ni alteraciones histoló-gicas (signos inflamatorios ni necrosis) que hicie-ran sospechar disfunción de estos órganos.

L. Meseguer, M. J. Ros, M. Clavel-Sáinz, et al.

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Figura 7. a: A la semana de estudio: detalle del material implantado (*) junto a hueso trabecular (cabeza de flecha) con zonasde proliferación fibroblástica y material hemático entre ambos (cabeza de flecha) (H.E. 125x). b y c: A las cuatro semanas, zo-na de implante donde destaca el material en cúmulos dispersos birrefringentes (*) rodeados de células gigantes multinuclea-das, proliferación fibroblástica y trabéculas óseas neoformadas en zonas del interior del material (flecha) (H.E. 312,5x). d: Detalledel material implantado (*) junto a médula çosea adiposa y proliferación fibroblástica y células gigantes multinucleadas (ca-beza de flecha) (H.E. 125x).

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Niveles de gentamicina

a) En los órganos filtro analizados (hígado, ri-ñón y pulmón) destaca la elevada concentraciónde gentamicina destectada en riñón (1,997 ± 0,026µg/ml) e hígado (0,477 ± 0,018 µg/ml) en el mis-mo período con significación estadística (p <0,001), como se puede ver en la Figura 8, pudién-dose expresar de otro modo como [riñón] > [hí-gado] ≈ [pulmón]. Esta relación se invirtió en la se-gunda semana, disminuyendo a la mitad de laconcentración en riñón (0,89 ± 0,096 µg/ml), mien-tras que se duplica a nivel de pulmón (0,407 ±0,009 µg/ml) e hígado (2,412 ± 0,023 µg/ml), pu-diéndose expresar como [hígado] > [riñón] >[pulmón] (p < 0,01). En suero, la concentraciónfue tan pequeña que se precisaría de otros proce-dimientos más sensibles para detectar el anti-biótico. Fue a partir de esta segunda semanacuando las concentraciones en estos órganos dis-minuyeron de forma progresiva hasta el final delestudio.

b) Los valores de gentamicina detectados enhueso cortical (Figura 9) correspondiente a las sec-ciones óseas proximales (HP) fueron incremen-tándose de forma rápida y progresiva hasta al-canzar un valor medio máximo de 13,458 ± 6,53µg/ml a las cuatro semans, siendo significativa-mente mayores a las encontradas en el hueso dis-tal (HD) (p < 0,01), decreciendo a partir de estemomento hasta un valor de 0,843 ± 0,220 µg/mlg/m al final del estudio. A partir de las cuatro se-manas, la concentración de gentamicina en HPdesciende de forma importante, pudiéndose esta-blecer diferencias significativas [HP-4 semanas] >[HP-2 meses] (p < 0,05) > [HP-3 meses] (p < 0,05).A las cuatro semanas, la concentración de genta-micina en HP es significativamente mayor que enHD (p = 0,28). Sin embargo, al finalizar el estudio(tres meses), la relación se invirtió existiendo ma-yor concentración de gentamicina en HD que enHP (p < 0,05).

En lo que respecta a las concentraciones ha-lladas en HD aumentaron de forma progresiva apartir de la primera semana (0,777 ± 0,344 µg/ml),alcanzando valores máximos de 5,657 ± 1,343 µg/ml a los tres meses, siendo inferiores a los obser-vados en el hueso proximal durante los tres pri-meros períodos de estudio (aunque no muestrasignificación estadística), incrementando sus va-lores a partir del segundo mes respecto a los ob-tenidos en hueso proximal.

Todas las concentraciones observadas tantoen HP y HD son superiores a la concentración mí-nima e inhibitoria de la gentamicina para el Sta-philoccoccus aureus, que oscila entre 0,12-1 µg.

DISCUSIÓN

Los antibióticos de depósito utilizando untransportador o vector es uno de los aspectosmás interesantes en el campo de la cirugía orto-pédica, debido a que la meticulosidad y precisiónquirúrgica ha demostrado no ser suficiente parael tratamiento de situaciones clínicas donde se hadetectado la presencia de un microorganismo in-feccioso.

En 1970, Buchholz y Engelbrecht (2) tuvieronocasión de comprobar que la adición de antibió-ticos al cemento podía tener efecto en la preven-ción y tratamiento de las infecciones óseas.

Desde ese momento, el uso de bolas de PM-MA (polimetilmetacrilato) impregnadas con gen-

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Figura 8. Niveles de gentamicina medidos en diferentesórganos en función del tiempo de implantación.

Figura 9. Niveles de gentamicina medidos en hueso pro-ximal (HP) y hueso distal (HD) en relación con el tiempode implantación.

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tamicina para el tratamiento de la osteomielitiscrónica de cualquier etiología ha sido ampliamen-te difundido, pero su empleo ha mostrado algu-nas desventajas, como una baja biocompatibili-dad, baja tasa de liberación próxima al 5-18%,potencial daño óseo por efecto térmico cuando supreparación se realiza en quirófano y se aplica deforma inmediata y finalmente causa un daño adi-cional al paciente por la necesidad de retirar el im-plante después de unas semanas.

Los valores locales detectados en tejido óseoson superiores a la CMI para la gentamicina y sonsuficientemente efectivos contra microorganismosque se encuentran en el rango de la resistencia yfueron registrados hasta el final del estudio. Estaevolución, en cuanto niveles de antibiótico duran-te el primer mes de estudios seguido de nivelesmantenidos superiores a la CMI, puede conside-rarse útil pues se considerarían tóxicos incluso pa-ra la mayor parte de microorganismos resisten-tes. El descenso progresivo de los valores con eltranscurso del tiempo se ha mantenido superiora la CMI hasta el final del ensayo, lo que propor-ciona una área local amplia suficiente para inhibirel crecimiento de microorganismos sensibles alantibiótico.

La circulación local a nivel del defecto quedóal menos en parte restablecida durante la prime-ra semana tal como lo demuestra la presencia dealtas concentraciones de antibiótico en órganoscomo el riñón, si bien no pudo ser observada aldeterminar los valores en suero debido a las cau-sas antes mencionadas. La circulación intraóseamejoró a partir del segundo mes, cuando se ob-servó una mayor concentración de gentamicinaen el hueso distal.

Las concentraciones terapéuticas de gentami-cina en humanos han sido establecidas por Noo-ne y cols. (6) y Barza y cols. (7) como 5-10 µg/ml.Concentraciones persistentes superiores a los 10µg/ml son causantes de alteraciones del VIII parcraneal y nefrotoxicidad (8), si bien rangos más in-feriores (0,5-2 µg/ml) se han reseñado estar aso-ciado a efectos tóxicos (9). En nuestro estudio tansólo el riñón superó discretamente estos valoresen la primera semana, sin causar alteraciones his-tológicas en los órganos analizados.

En relación con la capacidad osteoinductiva delos vidrios bioactivos ha sido ampliamente estu-diada (5, 11-15). En nuestro trabajo ha quedadobien patente que el material utilizado permite elcrecimiento de tejido óseo desde las zonas peri-féricas del implante penetrando, con el transcur-so del tiempo, en el interior del mismo al tiempoque éste se iba reabsorbiendo de forma lenta pe-ro progresiva (14, 15).

Finalmente, en el trabajo se desprende que elmaterial utilizado representa un buen transporta-dor y liberador local de gentamicina a nivel óseodurante el período de estudio, y ha mostrado unaexcelente biocompatibilidad por su escasa res-puesta inflamatoria, completa osteointegracióncon aposición directa del tejido óseo neoformado,ausencia de formación del tejido fibroso alrede-dor del implante y capacidad de estimular la for-mación ósea a medida que el implante se fue re-absorbiendo.

El método puede ser considerado como unnuevo procedimiento para la administración localde gentamicina en concentraciones superiores ala CMI, sin aportar nuevos riesgos tóxicos para elpaciente, al mismo tiempo que promueve la re-generación ósea, lo que lo hace atractivo para eltratamiento de defectos óseos de origen infec-cioso.

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