[Manual addition of antibiotics to industrial bone cement mixes : Investigations of the dry mix in the cement cartridge during manual admixture to polymer-active substance mixtures].

Manuelle Beimischung von Antibiotika zu industriellen Knochenzementmischungen : Untersuchungen zur Trockenmischung in der Zementkartusche bei der manuellen Beimischung zu Polymer-Wirkstoff-Gemischen.

Journal

Der Orthopade
ISSN: 1433-0431
Titre abrégé: Orthopade
Pays: Germany
ID NLM: 0331266

Informations de publication

Date de publication:
Jan 2022
Historique:
accepted: 21 04 2021
pubmed: 26 5 2021
medline: 21 1 2022
entrez: 25 5 2021
Statut: ppublish

Résumé

Periprosthetic infection (PPI) is a rare but serious complication. An elementary component of the therapy of PPI is the use of bone cement with the addition of antibiotics. For targeted therapy, manual mixing of antibiotics with industrially produced bone cement mixtures is often necessary. Possible problems resulting from manual mixing have not been described sufficiently so far. Therefore, the aim of the present study was to describe the influence of the additional homogenisation by dry mixing of a polymer-active substance mixture on the quality of manually added cement. In the laboratory-based study, four cement samples were prepared using different methods for manual addition and homogenisation of antibiotics (vancomycin). The reference control was Copal® G + V (Heraeus Medical GmbH, Wehrheim, Germany), to which the vancomycin (V) had already been industrially added. The samples were then examined for mechanical, microbiological and microscopic parameters. In the mechanical and microbiological results, no statistically significant differences were found between the manually added mixtures and the reference. After dry mixing of the polymer powder, the inner surface of the mixing cartridges used showed signs of scratching in the microscopic examination and showed indications of abrasion during mixing. The manual addition of antibiotics to industrially produced bone cement should be reserved for selected indications if the bone cement mixtures produced by industry are not sufficient. HINTERGRUND: Die periprothetische Infektion (PPI) ist eine seltene, aber schwerwiegende Komplikation. Elementarer Bestandteil der Therapie einer PPI ist die Nutzung von Knochenzement mit Zusatz von Antibiotika. Zur gezielten Therapie ist dabei häufig eine manuelle Beimischung von Antibiotika zum industriell hergestellten Knochenzementgemisch notwendig. Mögliche resultierende Probleme aus der manuellen Beimischung sind bisher unzureichend beschrieben worden. Es war daher das Ziel der vorliegenden Untersuchung, den Einfluss der zusätzlichen Homogenisierung durch Trockenmischung eines Polymer-Wirkstoff-Gemisches auf die Qualität des manuell beigemischten Zementes zu beschreiben. In der laborbasierten Studie wurden 4 Zementproben mit unterschiedlichen Methoden zur manuellen Zugabe und Homogenisierung von Antibiotika (Vancomycin) hergestellt. Als Referenz diente Copal® G + V (Heraeus Medical GmbH, Wehrheim, Deutschland), dem das Vancomycin (V) bereits industriell zugemischt wurde. Untersucht wurden die Proben anschließend mittels mechanischer, mikrobiologischer und mikroskopischer Parameter. Bei den mechanischen und mikrobiologischen Ergebnissen konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede bei den manuellen Beimischungen im Vergleich zur Referenz festgestellt werden. Die innere Oberfläche der verwendeten Mischkartuschen wiesen nach der Trockenmischung des Polymerpulvers in der mikroskopischen Untersuchung Kratzspuren auf und zeigten Hinweise auf einen bei der Anmischung entstandenen Abrieb. Die manuelle Beimischung von Antibiotika zu industriell hergestelltem Knochenzement sollte ausgewählten Indikationen vorbehalten bleiben, sofern die von der Industrie hergestellten Knochenzementmischungen nicht ausreichend sind.

Sections du résumé

BACKGROUND BACKGROUND
Periprosthetic infection (PPI) is a rare but serious complication. An elementary component of the therapy of PPI is the use of bone cement with the addition of antibiotics. For targeted therapy, manual mixing of antibiotics with industrially produced bone cement mixtures is often necessary. Possible problems resulting from manual mixing have not been described sufficiently so far.
OBJECTIVES OBJECTIVE
Therefore, the aim of the present study was to describe the influence of the additional homogenisation by dry mixing of a polymer-active substance mixture on the quality of manually added cement.
MATERIAL AND METHODS METHODS
In the laboratory-based study, four cement samples were prepared using different methods for manual addition and homogenisation of antibiotics (vancomycin). The reference control was Copal® G + V (Heraeus Medical GmbH, Wehrheim, Germany), to which the vancomycin (V) had already been industrially added. The samples were then examined for mechanical, microbiological and microscopic parameters.
RESULTS RESULTS
In the mechanical and microbiological results, no statistically significant differences were found between the manually added mixtures and the reference. After dry mixing of the polymer powder, the inner surface of the mixing cartridges used showed signs of scratching in the microscopic examination and showed indications of abrasion during mixing.
CONCLUSION CONCLUSIONS
The manual addition of antibiotics to industrially produced bone cement should be reserved for selected indications if the bone cement mixtures produced by industry are not sufficient.
ZUSAMMENFASSUNG UNASSIGNED
HINTERGRUND: Die periprothetische Infektion (PPI) ist eine seltene, aber schwerwiegende Komplikation. Elementarer Bestandteil der Therapie einer PPI ist die Nutzung von Knochenzement mit Zusatz von Antibiotika. Zur gezielten Therapie ist dabei häufig eine manuelle Beimischung von Antibiotika zum industriell hergestellten Knochenzementgemisch notwendig. Mögliche resultierende Probleme aus der manuellen Beimischung sind bisher unzureichend beschrieben worden.
ZIEL DER ARBEIT UNASSIGNED
Es war daher das Ziel der vorliegenden Untersuchung, den Einfluss der zusätzlichen Homogenisierung durch Trockenmischung eines Polymer-Wirkstoff-Gemisches auf die Qualität des manuell beigemischten Zementes zu beschreiben.
MATERIAL UND METHODEN METHODS
In der laborbasierten Studie wurden 4 Zementproben mit unterschiedlichen Methoden zur manuellen Zugabe und Homogenisierung von Antibiotika (Vancomycin) hergestellt. Als Referenz diente Copal® G + V (Heraeus Medical GmbH, Wehrheim, Deutschland), dem das Vancomycin (V) bereits industriell zugemischt wurde. Untersucht wurden die Proben anschließend mittels mechanischer, mikrobiologischer und mikroskopischer Parameter.
ERGEBNISSE UNASSIGNED
Bei den mechanischen und mikrobiologischen Ergebnissen konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede bei den manuellen Beimischungen im Vergleich zur Referenz festgestellt werden. Die innere Oberfläche der verwendeten Mischkartuschen wiesen nach der Trockenmischung des Polymerpulvers in der mikroskopischen Untersuchung Kratzspuren auf und zeigten Hinweise auf einen bei der Anmischung entstandenen Abrieb.
DISKUSSION CONCLUSIONS
Die manuelle Beimischung von Antibiotika zu industriell hergestelltem Knochenzement sollte ausgewählten Indikationen vorbehalten bleiben, sofern die von der Industrie hergestellten Knochenzementmischungen nicht ausreichend sind.

Autres résumés

Type: Publisher (ger)
HINTERGRUND: Die periprothetische Infektion (PPI) ist eine seltene, aber schwerwiegende Komplikation. Elementarer Bestandteil der Therapie einer PPI ist die Nutzung von Knochenzement mit Zusatz von Antibiotika. Zur gezielten Therapie ist dabei häufig eine manuelle Beimischung von Antibiotika zum industriell hergestellten Knochenzementgemisch notwendig. Mögliche resultierende Probleme aus der manuellen Beimischung sind bisher unzureichend beschrieben worden.

Identifiants

pubmed: 34032883
doi: 10.1007/s00132-021-04115-7
pii: 10.1007/s00132-021-04115-7
doi:

Substances chimiques

Anti-Bacterial Agents 0
Bone Cements 0
Vancomycin 6Q205EH1VU
Polymethyl Methacrylate 9011-14-7

Types de publication

Journal Article

Langues

ger

Sous-ensembles de citation

IM

Pagination

44-51

Informations de copyright

© 2021. Springer Medizin Verlag GmbH, ein Teil von Springer Nature.

Références

Abdelaziz H, Von Forster G, Kuhn KD et al (2019) Minimum 5 years’ follow-up after gentamicin- and clindamycin-loaded PMMA cement in total joint arthroplasty. J Med Microbiol 68:475–479
doi: 10.1099/jmm.0.000895
Amerstorfer F, Fischerauer S, Sadoghi P et al (2017) Superficial vancomycin coating of Bone cement in orthopedic revision surgery: a safe technique to enhance local antibiotic concentrations. J Arthroplasty 32:1618–1624
doi: 10.1016/j.arth.2016.11.042
Anagnostakos K, Wilmes P, Schmitt E et al (2009) Elution of gentamicin and vancomycin from polymethylmethacrylate beads and hip spacers in vivo. Acta Orthop 80:193–197
doi: 10.3109/17453670902884700
Bistolfi A, Ferracini R, Albanese C, Vernè E, Miola M (2019) PMMA-based bone cements and the problem of joint Arthroplasty infections: status and new perspectives. Materials 12(23):4002. https://doi.org/10.3390/ma12234002
doi: 10.3390/ma12234002 pmcid: 6926619
Breusch SJ, Kuhn KD (2003) Bone cements based on polymethylmethacrylate. Orthopade 32:41–50
doi: 10.1007/s00132-002-0411-0
Buchholz HW, Elson RA, Engelbrecht E et al (1981) Management of deep infection of total hip replacement. J Bone Joint Surg Br 63-B:342–353
doi: 10.1302/0301-620X.63B3.7021561
Fink B, Vogt S, Reinsch M et al (2011) Sufficient release of antibiotic by a spacer 6 weeks after implantation in two-stage revision of infected hip prostheses. Clin Orthop Relat Res 469:3141–3147
doi: 10.1007/s11999-011-1937-4
Frommelt L (2006) Principles of systemic antimicrobial therapy in foreign material associated infection in bone tissue, with special focus on periprosthetic infection. Injury 37(Suppl 2):S87–S94
doi: 10.1016/j.injury.2006.04.014
Gehrke T, Zahar A, Kendoff D (2013) One-stage exchange: it all began here. Bone Joint J 95-B:77–83
doi: 10.1302/0301-620X.95B11.32646
Kühn KD (Hrsg) (2018) Management of periprosthetic joint infection. A global perspective on diagnosis, treatment options, prevention strategies and their economic impact. Springer, Berlin
Kendoff DO, Gehrke T, Stangenberg P et al (2016) Bioavailability of gentamicin and vancomycin released from an antibiotic containing bone cement in patients undergoing a septic one-stage total hip arthroplasty (THA) revision: a monocentric open clinical trial. Hip Int 26:90–96
doi: 10.5301/hipint.5000307
Kühn KD (2014) Bone cements. Up-to-date comparison of physical and chemical properties of commercial materials. Springer, Berlin
Kühn KD, Lieb E, Berberich C (2016) PMMA bone cement: what is the role of local antibiotics? (Maitrise Orthopedique Proceeding of N°243, Commission Paritaire 1218/86410)
Kühn KD, Renz N, Trampuz A (2017) Local antibiotic therapy. Unfallchirurg 120:561–572. https://doi.org/10.1007/s00113-017-0372-8
doi: 10.1007/s00113-017-0372-8 pubmed: 28643095
Frommelt L (2007) Antibiotic choices in bone surgery – local therpy using antibiotic loaded cement. Local Antibiotics in Arthroplasty Thieme, Stuttgart
Lehner B, Omlor GW, Schwarze M (2020) Periprosthetic joint infections : latest developments, strategies and treatment algorithms. Orthopade 49:648–659
doi: 10.1007/s00132-020-03950-4
Lewis G (2015) Not all approved antibiotic-loaded PMMA bone cement brands are the same: ranking using the utility materials selection concept. J Mater Sci Mater Med 26:5388
doi: 10.1007/s10856-015-5388-4
Lum ZC, Natsuhara KM, Shelton TJ et al (2018) Mortality during total knee periprosthetic joint infection. J Arthroplasty 33:3783–3788
doi: 10.1016/j.arth.2018.08.021
Mclaren AC, Nugent M, Economopoulos K et al (2009) Hand-mixed and premixed antibiotic-loaded bone cement have similar homogeneity. Clin Orthop Relat Res 467:1693–1698
doi: 10.1007/s11999-009-0847-1
Muhlhofer H, Renz N, Zahar A et al (2021) Diagnostik der periprothetischen Infektion.Orthopäde 50:312–325. https://doi.org/10.1007/s00132-020-03940-6
doi: 10.1007/s00132-020-03940-6 pubmed: 32666142
Natsuhara KM, Shelton TJ, Meehan JP et al (2019) Mortality during total hip periprosthetic joint infection. J Arthroplasty 34:S337–S342
doi: 10.1016/j.arth.2018.12.024
Normung DIF (1983) DIN 53435: Testing of plastics; bending test and impact test on dynstat test pieces. In:Deutsches Institut für Normung
Normung IOF (2002) ISO 5833: Implants for surgery – acrylic resin cements. Orthopedic application. In:Internationale Organisation für Normung
Parvizi J, Gehrke T, Chen AF (2013) Proceedings of the international consensus on periprosthetic joint infection. Bone Joint J 95-B:1450–1452
doi: 10.1302/0301-620X.95B11.33135
Paz E, Sanz-Ruiz P, Abenojar J et al (2015) Evaluation of elution and mechanical properties of high-dose antibiotic-loaded bone cement: comparative “in vitro” study of the influence of vancomycin and cefazolin. J Arthroplasty 30:1423–1429
doi: 10.1016/j.arth.2015.02.040
Pithankuakul K, Samranvedhya W, Visutipol B et al (2015) The effects of different mixing speeds on the elution and strength of high-dose antibiotic-loaded bone cement created with the hand-mixed technique. J Arthroplasty 30:858–863
doi: 10.1016/j.arth.2014.12.003
Romano CL, Gala L, Logoluso N et al (2012) Two-stage revision of septic knee prosthesis with articulating knee spacers yields better infection eradication rate than one-stage or two-stage revision with static spacers. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 20:2445–2453
doi: 10.1007/s00167-012-1885-x
Deb S (2008) Orthopaedic Bone Cements. Woodhead Publishing, Kings College London
doi: 10.1533/9781845695170
Sanz-Ruiz P, Matas-Diez JA, Villanueva-Martinez M, Santos-Vaquinha Blanco AD, Vaquero J (2020) Is Dual Antibiotic-Loaded Bone Cement More Effective and Cost-Efficient Than a Single Antibiotic-Loaded Bone Cement to Reduce the Risk of Prosthetic Joint Infection in Aseptic Revision Knee Arthroplasty? J Arthroplasty. 35(12):3724–3729. https://doi.org/10.1016/j.arth.2020.06.045
doi: 10.1016/j.arth.2020.06.045 pubmed: 32682594
Tsung JD, Rohrsheim JA, Whitehouse SL et al (2014) Management of periprosthetic joint infection after total hip arthroplasty using a custom made articulating spacer (CUMARS); the Exeter experience. J Arthroplasty 29:1813–1818
doi: 10.1016/j.arth.2014.04.013
Wahlig H, Buchholz HW (1972) Experimental and clinical studies on the release of gentamicin from bone cement. Chirurg 43:441–445
pubmed: 5084869
Zahar A, Hannah P (2016) Addition of antibiotics to bone cement for septic prosthesis exchange. Oper Orthop Traumatol 28:138–144
doi: 10.1007/s00064-015-0424-6

Auteurs

Mustafa Citak (M)

Abteilung für Orthopädische Chirurgie, Helios ENDO-Klinik, Holstenstr. 2, 22767, Hamburg, Deutschland.

Stefan Luck (S)

Abteilung für Orthopädische Chirurgie, Helios ENDO-Klinik, Holstenstr. 2, 22767, Hamburg, Deutschland.

Philip Linke (P)

Abteilung für Orthopädische Chirurgie, Helios ENDO-Klinik, Holstenstr. 2, 22767, Hamburg, Deutschland. philip.m.linke@gmail.com.

Thorsten Gehrke (T)

Abteilung für Orthopädische Chirurgie, Helios ENDO-Klinik, Holstenstr. 2, 22767, Hamburg, Deutschland.

Klaus-Dieter Kühn (KD)

Universitätsklinik für Orthopädie und Traumatologie, Medizinische Universität Graz, Graz, Österreich.

Articles similaires

[Redispensing of expensive oral anticancer medicines: a practical application].

Lisanne N van Merendonk, Kübra Akgöl, Bastiaan Nuijen
1.00
Humans Antineoplastic Agents Administration, Oral Drug Costs Counterfeit Drugs

Smoking Cessation and Incident Cardiovascular Disease.

Jun Hwan Cho, Seung Yong Shin, Hoseob Kim et al.
1.00
Humans Male Smoking Cessation Cardiovascular Diseases Female
Humans United States Aged Cross-Sectional Studies Medicare Part C
1.00
Humans Yoga Low Back Pain Female Male

Classifications MeSH