Антибактеріальні властивості модифікованого магнієвого сплаву in vitro

Abstract

Infection complications after osteosynthesis happen in 5,3–75,4 % of cases, among them posttraumatic osteomyelitis — in 3–24 % after open and 1–7 % — after surgery of closed fractures. The main infectious agents of surgical site infection are Staphylococcus species.Objective: to assess antimicrobial activity of disintegration products of modified magnesium alloy ML-10 as for S. aureus.Methods: in the experiment we used modified magnesium alloy ML-10 with modulus of elasticity which is close to cortex bone surface (≈45 GPа) in the form of shavings (0,5 and 1 mg), discs (weight 125 mg, diameter 5 mm, height 3 mm) and cylinders (weight 750 mg, diameter 5 mm, length 18 mm). Shavings and discs were placed into test tubes with Mueller-Hinton broth (рН 7,4), and discs and cylinders — into Mueller-Hinton agar. As test microbial agent we used culture of standard reference S. aureus ATCC 25923 (American Type Culture Collection).Results: it was shown that products of disintegration of modified magnesium alloy ML-10 have bacteriostatic effect and significant antimicrobial activity as for test infection agent S. aureus ATCC 25923, they suppress its growth in liquid environment during three days. Such effect was conducted by products of disintegration of mentioned alloy due to electric and chemical reactions and creation of alkaline PH environment (from 7,4 to 9,6). Disintegration products of modified magnesium alloy ML-10 can diffuse in dense nutrient and suppress the growth of S. aureus.Conclusions: it was confirmed that modified magnesium alloy ML-10 can be used for implant production. There is unique possibility to prevent the growth of S.aureus which is the main infection agent of implant-associated infection.

Возникновение гнойных осложнений в результате остеосинтеза регистрируют в 5,3–75,4 % случаев, среди которых посттравматический остеомиелит — в 3–24 % вследствие открытых и 1–7 % — после хирургического лечения закрытых переломов. Основными возбудителями хирургической инфекции в травматологии и ортопедии являются представители рода Staphylococcus.Цель: оценить антибактериальною активностью продуктов биодеградации модифицированного магниевого сплава МЛ-10 по отношению к S. aureus.Методы: в эксперименте in vitro использован модифицированный магниевый сплав МЛ-10 с модулем упругости, близким к кортикальному слою кости (≈ 45 ГПа), в виде стружки (0,5 и 1 мг), дисков (масса 125 мг, диаметр 5 мм, высота 3 мм) и цилиндров (масса 750 мг, диаметр 5 мм, длина 18 мм). Стружку и диски помещали в пробирки с бульоном Мюллера-Хинтона (рН 7,4), а диски и цилиндры — в агар Мюллера-Хинтона. Как тест-микроорганизм использовали суточную культуру стандартного эталонного штамма S. aureus ATCC 25923 (American Type Culture Collection).Результаты: выяснено, что продукты биодеградации модифицированного магниевого сплава МЛ-10 имеют бактериостатический эффект и значительную бактерицидную активность по отношению к тест-штамму S. aureus ATCC 25923, подавляя его рост в жидкой среде в течение трех суток. Эффект обусловлен образованием продуктов биодеградации указанного сплава в результате электрохимических реакций и смещением рН — от 7,4 до 9,6. Продукты деградации модифицированного магниевого сплава МЛ-10 способны диффундировать в плотной питательной среде и подавлять рост S. aureus.Выводы: подтверждена возможность использования модифицированного магниевого сплава МЛ-10 для изготовления имплантатов, уникальной особенностью которых является способность предотвращать рост S. aureus — одного из основных возбудителей имплантат-ассоциированной инфекции.

Виникнення гнійних ускладнень у результаті остеосинтезу реєструють у 5,3–75,4 % випадків, серед яких посттравматичний остеомієліт — у 3–24 % унаслідок відкритих і 1–7 % — після хірургічного лікування закритих переломів. Основними збудниками хірургічної інфекції в травматології та ортопедії є представники роду Staphylococcus.Мета: оцінити антибактеріальну активність продуктів біодеградації модифікованого магнієвого сплаву МЛ-10 по відношенню до S. aureus.Методи: в експерименті in vitro використано модифікований магнієвий сплав МЛ-10 із модулем пружності, близьким до коркового шару кістки (≈45 ГПа), у вигляді стружки (0,5 і 1 мг), дисків (маса 125 мг, діаметр 5 мм, висота 3 мм) і циліндрів (маса 750 мг, діаметр 5 мм, довжина 18 мм). Стружку та диски поміщали в пробірки з бульйоном Мюллера-Хінтона (рН 7,4), а диски та циліндри — в агар Мюллера-Хінтона. Як тест-мікроорганізм використовували добову культуру стандартного еталонного штаму S. aureus ATCC 25923 (American Type Culture Collection).Результати: з’ясовано, що продукти біодеградації модифікованого магнієвого сплаву МЛ-10 мають бактеріостатичний ефект і значну бактерицидну активність по відношенню до тест-штаму S. aureus ATCC 25923, пригнічуючи його зростання в рідкому середовищі протягом трьох діб. Ефект обумовлений утворенням продуктів біодеградації вказаного сплаву в результаті електрохімічних реакцій і зміщенням рН — із 7,4 до 9,6. Продукти деградації модифікованого магнієвого сплаву МЛ-10 здатні дифундувати в щільному живильному середовищі та пригнічувати зростання S. aureus.Висновки: підтверджено можливість використання модифікованого магнієвого сплаву МЛ-10 для виготовлення імплантатів, унікальною особливістю яких є здатність запобігати зростанню S. aureus — одного з основних збудників імплантат-асоційованої інфекції.