Diverse caratteristiche chimico fisiche di biomateriali impiegati in chirurgia ortopedica influenzano la capacità adesiva dei batteri.

Biomaterial-associated infection (BAI), a clinical problem resulting in septic failure of joint replacement implants, is initiated by microbial adhesion. Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is a material of choice for joint replacement; reducing the bacterial adhesion to the polymer could be a means to decrease infection. We examined the adhesion of two ATCC and one clinical strain of Staphylococcus epidermidis, one ATCC strain of Staphylococcus aureus and one ATCC strain of Escherichia coli to standard polyethylene (PE), vitamin E blended polyethylene (VE-PE) and oxidized polyethylene (OX-PE) after different incubation times. A significant decrease in the adhered microrganisms on the VE-PE and a higher incidence of the dislogded biofilm bacteria on OX-PE was observed compare with that registered on PE. With attenuated total reflectance (ATR)-FTIR spectroscopy before and after suspension in bacterial medium for 48 hours, new absorption were observed mainly in OX-PE, indicating adsorption of protein-like substances on the polymer surface. We hypothesized that the different hydrophilicity of the surfaces with different chemical characteristics influenced protein adsorption and bacterial adhesion. These results may have clinical implications concerning the prevention of septic loosening: the VE-PE could have the potential to reduce microbial adhesive ability thanks to vitamin E antioxidant properties, regardless of its concentration.

In chirurgia ortopedica la maggior parte delle protesi utilizzano come superficie articolare un inserto in polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE), caratterizzato da ottime proprietà chimico-fisiche e meccaniche. La capacità batterica di aderire ad un biomateriale, formare colonie di biofilm e disseminare a distanza in forma planktonica, oggi inizia a dare ragione a molte malattie di tipo cronico, ma soprattutto si è visto che con tale meccanismo i batteri competono per la colonizzazione sia dei tessuti sia degli impianti protesici. I fattori favorenti l'adesione batterica sui biomateriali utilizzati in ortopedia sono la rugosità della superficie, l'idrofilia e la carica elettrica, parametri variabili a seconda dei materiali usati nel corso dell'intervento e ciò spiega la loro differente sensibilità alle infezioni. Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare l'eventuale diversa capacità adesiva di tre ceppi di Staphylococcus epidermidis produttori e non produttori di biofilm, un ceppo di Staphylococcus aureus e un ceppo di Escherichia coli, entrambi produttori di biofilm, su vari tipi di polietilene protesici (UHMWPE tradizionale, ossidato e stabilizzato con vitamina E) per diversi tempi di incubazione, supponendo che una diversa superficie del biomateriale corrisponda ad una diversa adesività da parte dei batteri stessi. I dati relativi alle cariche batteriche riscontrate sui biomateriali mostrano valori di adesione batterica significativamente inferiori sull'UHMWPE stabilizzato con vitamina E e maggiori sull'ossidato, rispetto a quelli ottenuti saggiando il polietilene tradizionale. Questi risultati preliminari suggeriscono che l'UHMWPE stabilizzato con vitamina-E potrebbe, quindi, essere un valido biomateriale innovativo nell'ambito della chirurgia ortopedica in ragione delle sue proprietà antiossidanti e della minor capacità adesiva da parte dei batteri.