Development of biodegradable vancomycin releasing implant

Abstract

Osteomyelitis is a serious bone infection, which needs to be treated with a strong antibiotic, vancomycin. A drug releasing implant is a very promising way to administer a drug locally straight to infected tissue. In practice, all previous methods to mould a polymer matrix containing vancomycin utilize a solvent due to the poor thermal stability of vancomycin. Vancomycin may already start to decompose at 50°C. Solvent makes processing many times easier to handle and gives an opportunity to extensively control the process parameters. The purpose of this study was to find a way to make a vancomycin releasing implant without using a solvent. It includes developing and characterizing such an implant using twinscrew extrusion and thermal treatment.Implants were made of either racemic polylactide (PDLLA 50:50) or copolymer of racemic lactide and s-caprolactone (P(CL95/DLLA5)). At first, vancomycin was mixed with polymer and then the mixture was extruded or thermally treated. All tests were performed with pellet shaped samples, which were sterilized by gamma-irradiation. Drug release was followed with UV-measurements.

AB3:Vankomysiini on voimakas antibiootti, jota käytetään osteomyeliitin hoidossa.Osteomyeliitti on vakava luutulehdus. Keston perusteella osteomyeliitti jaotellaan joko akuutiksi tai krooniseksi. Osteomyeliittiä esiintyy kaiken ikäisillä. Lapsille osteomyeliitti yleensä syntyy verenkierron mukana luukudokseen tulleiden bakteerien aiheuttamana. Sitä vastoin aikuisilla osteomyeliitti kehittyy useammin trauman, leikkauksen tai läheisen kudoksen tulehduksen pohjalta. Lääkeluovutus on erittäin lupaava sovellus implantilIe potilaiden hyvinvoinnin kannalta.Vankomysiiniä sisältävää polymeerimatriisia voidaan prosessoida monella tavalla. Käytännössä kaikki aikaisemmat metodit ovat sisältäneet jonkin liuotinvaiheen. Tämä johtuu vankomysiinin heikoista termisistä ominaisuuksista. Se voi alkaa hajota termisesti jo 50°C:ssa. Liuotin helpottaa yleensä prosessointia, koska se antaa mahdollisuuden kontrolloida laajasti prosessointiparametreja. Mikäli prosessoinnissa käytetään liuottimia, pitää pystyä osoittamaan pitävästi, ettei yhtään liuotinta ole jäänyt implanttiin. Tämän tutkimuksen tavoite oli kehittää liuotinvapaa tapa valmistaa implantti. Tätä tutkimusta varten valmistettiin implantteja kahdella tavalla: kaksiruuviekstruuderilla ja lämpökäsittelyllä. Implantit tehtiin biohajoavista polymeereista: raseemisesta polylaktidista (PDLLA 50:50) sekä raseemisen laktidin ja E-kaprolaktonin kopolymeeristä (P(CL95/DLLA5)), jossa E-kaprolaktonia oli 95 paino-% ja raseemista laktidia 5 paino-%. Kaikki testit suoritettiin pelletin muotoisista näytteistä, jotka steriloitiin gammasäteilyllä.