In vivo bactericidal efficacy of the Ti6Al4V surface after ultraviolet C treatment

Abstract

FONDO

Las infecciones asociadas con biomateriales son una de las complicaciones más importantes en la cirugía ortopédica. El objetivo principal de este estudio fue demostrar el efecto bactericida in vivo de la radiación ultravioleta (UV) en las superficies de Ti6Al4V.

MATERIALES Y MÉTODO

Se desarrolló un modelo experimental de infecciones relacionadas con dispositivos mediante la inoculación directa de Staphylococcus aureus en el canal de ambos fémures de 34 ratas. Un pin Ti6Al4V irradiado con radiación UV se ajustó a presión en el canal por inserción retrógrada en un fémur y el pin de control se insertó en el fémur contralateral. Para evaluar la eficacia de la radiación UV, se compararon los recuentos medios de colonias después de la inoculación en los sujetos experimentales y el grupo de control en diferentes momentos de sacrificio y en diferentes dosis de inóculo.

RESULTADOS

A las 72 h, los recuentos medios de colonias después de la inoculación en fémures experimentales fueron significativamente más bajos que los del grupo de control, con un porcentaje de reducción del 76% (p = 0,041). Una diferencia similar entre los pernos de control y experimentales se observó a las 24 h con una dosis de inóculo <104 unidades formadoras de colonias (UFC), para la cual el porcentaje de reducción fue de 70.48% (p = 0.017).

CONCLUSIÓN

La superficie irradiada de Ti6Al4V puede reducir la colonización bacteriana temprana de los pines de Ti6AlV ubicados en el canal medular y en el fémur circundante. Las reducciones dependen de los inóculos iniciales utilizados para causar la infección en los animales y los mayores efectos se detectan para los inóculos <104 UFC.

BACKGROUND

Biomaterial-associated infections are one of the most important complications in orthopedic surgery. The main goal of this study was to demonstrate the in vivo bactericidal effect of ultraviolet (UV) irradiation on Ti6Al4V surfaces.

MATERIALS AND METHODS

An experimental model of device-related infections was developed by direct inoculation of Staphylococcus aureus into the canal of both femurs of 34 rats. A UV-irradiated Ti6Al4V pin was press-fit into the canal by retrograde insertion in one femur and the control pin was inserted into the contralateral femur. To assess the efficacy of UV radiation, the mean colony counts after inoculation in the experimental subjects and the control group were compared at different times of sacrifice and at different inoculum doses.

RESULTS

At 72 h, the mean colony counts after inoculation in experimental femurs were significantly lower than those of the control group, with a reduction percentage of 76 % (p = 0.041). A similar difference between control and experimental pins was observed at 24 h using an inoculum dose <104 colony-forming units (CFU), for which the reduction percentage was 70.48 % (p = 0.017).

CONCLUSION

The irradiated surface of Ti6Al4V is able to reduce early bacterial colonization of Ti6AlV pins located in the medullar channel and in the surrounding femur. The reductions depend on the initial inoculums used to cause infection in the animals and the greatest effects are detected for inoculums <104 CFU.