A fully functional drug-eluting joint implant

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作者
Vincentius J. Suhardi,David A. Bichara,Sheldon J. J. Kwok,Andrew A. Freiberg,Harry E. Rubash,Henrik Malchau,Seok Hyun Yun,Orhun K. Muratoglu,Ebru Oral
出处
期刊:Nature Biomedical Engineering [Springer Nature]
卷期号:1 (6) 被引量:91
标识
DOI:10.1038/s41551-017-0080
摘要

Despite advances in orthopaedic materials, the development of drug-eluting bone and joint implants that can sustain the delivery of the drug and maintain the necessary mechanical strength to withstand loading has remained elusive. Here, we demonstrate that modifying the eccentricity of drug clusters and the percolation threshold in ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) results in maximized drug elution and the retention of mechanical strength. The optimized UHMWPE eluted antibiotic at a higher concentration for longer than the clinical gold standard antibiotic-eluting bone cement, while retaining the mechanical and wear properties of clinically used UHMWPE joint prostheses. Treatment of lapine knees infected with Staphylococcus aureus with the antibiotic-eluting UHMWPE led to complete bacterial eradication and the absence of detectable systemic effects. We argue that the antibiotic-eluting UHMWPE joint implant is a promising candidate for clinical trials. In a rabbit model of prosthetic joint infection, optimization of the shape and loading of antibiotic clusters in a polymer implant augments and prolongs antibiotic elution while maintaining implant strength and wear rate.
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