Antibacterial polymer composites for implants made of polylactide and polyetheretherketone with zinc oxide: Properties, degradation and efficacy

Abstract

Das Ziel dieser Studie war, zur Infektionsvermeidung einen antibakteriellen Wirkstoff in Implantate aus Kunststoff zu integrieren und das Alterungsverhalten dieser Kunststoffkomposite in physiologischer Lösung in Abhängigkeit von Füllstoffart und ‐anteil sowie der Prozessparameter zu untersuchen. Der bereits beim Compoundieren in den Kunststoff eingearbeitete Wirkstoff soll im Körper über einen langen Zeitraum wirksam bleiben. Unter Variation der Prozessbedingungen in der Schmelzeverarbeitung wurden Kunststoffkomposite aus einem biodegradierbaren Polylactid (PLA) mit Tricalciumphosphat (TCP) und Zinkoxid (ZnO) als antibakteriellem Wirkstoff versetzt. In ein nichtabbaubares Polyetheretherketon (PEEK) wurden Hydroxylapatit (HAP) und Zinkoxid eingearbeitet. Die Werkstoffeigenschaften der Kunststoffkomposite wurden charakterisiert und in Hinblick auf ihr in‐vitro‐Verhalten untersucht. Die Untersuchungen erfolgten durch Gelpermeationschromatographie (GPC), Differenzialkalorimetrie (DSC), Zugprüfungen, Erfassung der Massenänderung während der Einlagerung und den Colony Forming Units Test (CFU). Über die untersuchte Einlagerungsdauer von 9 Monaten in phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) bei 37 °C zeigten die Kunststoffkomposite eine antibakterielle Wirksamkeit gegenüber Escherichia coli.