Bakterizide und antiadhäsive Wirkung von Kupferbeschichtungen auf Silikonbrustimplantaten

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	22 May 2012
Referee:	PD Dr. Dr. Martin Gosau and Prof. Dr. Lukas Prantl
Date of exam:	16 April 2012
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
Interdisciplinary Subject Network:	Not selected
Keywords:	Staphylococcus epidermidis, Brustimplantate, Kupfer
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	24315

Abstract (German)

Ziel: Es wird angenommen, dass das grampositive, plasmakoagulase-negative Bakterium, Staphylococcus epidermidis, eine wichtige Rolle in der Genese der Kapselkontraktur spielt, der häufigsten Komplikation bei Silikonbrustimplantaten. Diese in-vitro Studie untersucht die bakterizide und antiadhäsive Wirkung von Kupferbeschichtungen auf Silikonprobekörpern. Material und Methode: Von einem für ...

Abstract (German)

Ziel:

Es wird angenommen, dass das grampositive, plasmakoagulase-negative Bakterium, Staphylococcus epidermidis, eine wichtige Rolle in der Genese der Kapselkontraktur spielt, der häufigsten Komplikation bei Silikonbrustimplantaten. Diese in-vitro Studie untersucht die bakterizide und antiadhäsive Wirkung von Kupferbeschichtungen auf Silikonprobekörpern.

Material und Methode:

Von einem für Brustaugmentationen gebräuchlichen Silikon wurden insgesamt 120 Proben hergestellt und deren Oberfläche mit Chitosan modifiziert. 40 Stück (Cu0) blieben kupferfrei, 40 Stück (Cu1) wurden mit einer Kupferkonzentration von 32,5 mmol/l beschichtet und 40 Stück (Cu2) mit einer Kupferkonzentration von 65 mmol/l. Kupfer bewährte sich in früheren Studien bereits als antibakterieller Zusatz und lieferte den besten Kompromiss zwischen bakterizider Wirkung und Toxizität. Die Proben wurden mit Hilfe eines Thermocyclers in drei unterschiedlich andauernden Intervallen (7, 14 und 21 Tage) künstlich gealtert. Es wurde die Oberflächenrauheit (Ra) und die freie Oberflächenenergie (SFE) vor und nach jedem der drei Alterungsintervalle erfasst. Anschließend wurden die Proben mit einer Staphylococcus epidermidis Suspension inkubiert. Mit Hilfe einer fluorochromen Lebend/Tot-Färbung und der Fluoreszenzmikroskopie wurden die Gesamtmenge und die Überlebensfähigkeit der Bakterien auf den verschiedenen Materialien ermittelt.

Ergebnisse:

Sowohl die Kupferbeschichtung, als auch die künstliche Alterung, unabhängig von den unterschiedlichen Kupferkonzentrationen und Alterungsintervallen, ergaben keine nennenswerte Änderung der Oberflächenrauheit und der freien Oberflächenenergie. Im Vergleich waren signifikant mehr adhärente Bakterien auf dem unbeschichteten Referenzmaterial zu finden als auf den kupferbeladenen Proben. Die künstliche Alterung der Proben hatte keinen Einfluss auf die bakterielle Adhäsion. Die Zahl der toten Bakterien, bezogen auf die Gesamtmenge der anhaftenden Mikroorganismen, waren auf den unbeschichteten Materialien (Cu0) wesentlich niedriger als auf den Kupferbeschichteten. Auf den Probekörpern mit der höheren Kupferkonzentration (Cu2) waren tendenziell eine größere Menge toter Bakterien zu finden als auf den Proben mit der niedrigeren Kupferkonzentration (Cu1).

Zusammenfassung:

Mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie konnte gezeigt werden, dass die Kupferbeschichtungen auf den Silikonprobekörpern die Menge der adhärenten Bakterien reduzierte und den Anteil der toten Mikroorganismen in Bezug auf die Gesamtmenge erhöhte.
Die Kupferzusätze scheinen in-vitro nicht nur bakterizide, sondern auch antiadhäsive Eigenschaften auf Staphylococcus epidermidis zu haben, unabhängig vom künstlich erzeugten Alter der Proben.

Translation of the abstract (English)

Abstract Staphylococcus epidermidis plays a major role in capsular contractures of silicone breast implants. This in vitro study evaluates the antibacterial effect of copper on S. epidermidis in silicone implants. Specimens of a silicone material used for breast augmentation (Cu0) and specimens coated with different copper concentrations (Cu1, Cu2) were artificially aged. Surface roughness (Ra) ...

Translation of the abstract (English)

Abstract

Staphylococcus epidermidis plays a major role in capsular contractures of silicone breast implants. This in vitro study evaluates the antibacterial effect of copper on S. epidermidis in silicone implants.
Specimens of a silicone material used for breast augmentation (Cu0) and specimens coated with different copper concentrations (Cu1, Cu2) were artificially aged. Surface roughness (Ra) and surface free energy (SFE) were assessed. The specimens were incubated in an S. epidermidis suspension. We assessed the quantification and the viability of adhering bacteria by live/dead cell labeling with fluorescence microscopy.
No significant differences in Ra and SFE were found between Cu0, Cu1 and Cu2. Aging did not change surface characteristics and the extent of bacterial adhesion. Fluorescence microscopy showed that the quantity of bacteria on Cu0 was significantly higher than that on Cu1 and Cu2. The ratio of dead to total adhering bacteria was significantly lower on Cu0 than on Cu1+2, and tended to be higher for Cu2 than for Cu1.
Copper additives seem to have anti-adherence and bactericidal effects on S. epidermidis in vitro.

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