TY  - THES
A1  - Freytag, Andreas
T1  - Adhärenz humanpathogener Staphylokokken auf orthopädischen Implantatmaterialien
T1  - adherence of human pathogen staphylococci on orthopedic joint-prosthesis
N2  - Die Anzahl an implantierten Gelenkendoprothesen hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Mit ihr auch die Anzahl an Protheseninfektionen. Die Haupterreger sind Staphylokokken (>80%). Diese sind in vivo unempfindlich gegenüber Antibiotika und somit ist die einzige sinnvolle Therapie der Ausbau der infizierten Prothese, welcher lange und kostenspielige Krankenhausaufenthalte für den Patienten mit sich bringt. Der Grund für diese Resistenz der Bakterien liegt darin, dass sie zur Biofilmbildung fähig sind und sehr gut an Fremdkörper-Oberflächen adhärieren können. Welche Methode nun geeignet ist, die Adhärenz von Staphylokokken am besten unter klinisch relevanten Bedingungen zu untersuchen, ist zu prüfen. Das in der Arbeit entwickelte Modell ermöglicht eine semiquantitative Bestimmung der Adhärenz. Für die Versuche wurden Metallprüfkörper aus Titan und Kobalt-Chrom-Legierung verwendet. Zuvor wurden diese Metalle mit bestimmen Reinigungs- und Sterilisationsvorgängen gesäubert. Ein Teil der verwendeten Prüfkörper ist vor Beimpfung mit den Keimen durch Serumproteine bzw. Gewebsflüssigkeiten beschichtet worden, um das Anheftungsverhalten unter verschiedenen Bedingungen beurteilen zu können. Hierfür wurden Albumin, Kollagen Typ I und Typ II, Fibronektin und Fibrinogen verwendet. Sieben Titan-Prüfkörper sind in Schlieren (Schweiz) durch ein spezielles Verfahren mit PLL-g-PEG, einem Makromolekül welches die Adhäsion von Proteinen herabsetzt, beschichtet worden. Eine Auswirkung durch Infektionen sollte hierbei überprüft werden. Die Auswertung wurde unter REM-Betrachtung durchgeführt. Hierbei ist eine semiquantitative Abstufung der Adhärenzkraft von 1-5 getroffen worden. In den Ergebnissen zeigten die beiden verwendeten Metalle Titan und Kobalt-Chrom-Legierung keine wesentlichen Unterschiede in der gezeigten Adhärenz von Staphylokokken. Durch die Serumprotein- und Gewebsflüssigkeitsbeschichtung ließen sich Unterschiede unter verschiedenen Bedingungen feststellen. Fibronektin und Fibrinogen bewirken eine starke Zunahme an adhärenten Bakterienzellen. Kollagen Typ I und II zeigen eine leichte Adhärenzverstärkung und bewirken Biofilmbildung. Albuminbeschichtung reduziert die Anzahl adhärenter Staphylokokken. Die PLL-g-PEG Beschichtung löst starke Adhärenz und Biofilmbildung aus. Die hier angewandte Methode, kontaminierte Metallprüfkörper unter dem Rasterelektronenmikroskop zu betrachten, eignet sich um das Adhärenzverhalten von Bakterien zu beurteilen. Dabei lassen sich die Versuchsbedingungen auf vielfache Weise verändern. Verschiedene Metalle und andere Materialien können miteinander verglichen werden. Des Weiteren ist es möglich, unterschiedliche Proteinbeschichtungen vorzunehmen, um deren Einfluss auf die Adhärenz zu zeigen. Zusätzlich ist eine Durchführung der Versuche unter Bewegung möglich, was eine Annäherung an die Verhältnisse im menschlichen Körper bedeutet. Neben Staphylokokken könnten auch andere Bakterienspezies untersucht werden. In dieser Studie wird erstmals gezeigt, dass Kollagen eine Biofilmbildung bei Staphylokokken induziert. Dies bedarf weiterer Untersuchung, welcher Mechanismus hierfür verantwortlich ist. Die PLL-g-PEG Beschichtung hat auf Infektionen keine erfolgsversprechende Wirkung. Im Gegenteil, es kommt zu einer starken Besiedlung des Fremdmaterials. Albumin dagegen zeichnet sich durch eine Herabsetzung der Adhärenzstärke aus. Daraus könnte man therapeutischen Nutzen ziehen und Implantate vor Einbau mit Albumin beschichten.
N2  - The number of orthopedic joint implantation has increased strongly within the last decades. With it also the number of implant infections. The main pathogenes are Staphylococci (> 80%). These are insensitive in vivo opposite antibiotics and therefore the only meaningful therapy is the removal of the infected artificial joint, which brings long and expensive hospital stays for the patients. On the one hand the reason for this resistance of the bacterias is biofilm formation and on the other hand the very well adherence on artifical surfaces. Which method is suitable now to examine the adherence of Staphylococci best under clinically relevant conditions has to be checked. The model developed in the work makes a semiquantitative determination of the adherence possible. For the tests metal test bodies of titanium and cobalt chrome are used. At first these metals were cleaned with special cleanings and sterilizations . A part of the used test bodies has been coated with serum proteins to judge the adherence under different conditions. Albumin, collagen type I and type II, fibronectin and fibrinogen were used for it. Seven titanium test bodies were coated in Schlieren (Switzerland) by a special method with PLL-g-PEG, a macro molecule, that reduces the adhesion of proteins. A consequence by infections should be checked at this. The evaluation was carried out under REM consideration. At it a semiquantitative layering of the adherence-power of 1-5 has been made. In the results the two used metals titanium and cobalt chrome alloying didn't show any essential differences in the shown adherence of Staphylococci. By the serum protein coatings differences could be stated under different conditions. Fibronectin and fibrinogen cause a strong increase to adherent bacterium cells. Collagen type I and II show low increase and cause biofilm formation. Albumin coating reduces the number of adherent bacterias. The PLL-g-PEG coating triggers strong adherence and biofilm formation. The method to look at contaminated metal test bodies under the REM used here is suitable to judge the adhesion behave of bacteria. At this the test conditions can be changed in a multiple way. Different metals and other materials can be compared with each other. Furthermore it is possible to carry out different protein coatings to show the influence on the adherence. An execution of the tests in addition is possible under movement, that approach towards the conditions in the human body. Also other bacterium species could be examined besides staphylococci. In this study it is shown for the first time that collagen induces a biofilm formation at staphylococci. This requires a further examination, which mechanism for it is responsible. The PLL-g-PEG coating doesn't have any success promising effect on infections. On the contrary, it comes to a strong settlement of the bacterias. Albumin however stands out due to a reduction of the adherence. A therapeutical use would be the coating of foreign bodies with albumin before implantation.
KW  - Staphylokokken
KW  - Adhärenz
KW  - orthopädische Implantate
KW  - Kollagen
KW  - Biofilm
KW  - staphylococci
KW  - biofilm
KW  - adherence
KW  - orthopedic joint prosthesis
KW  - collagen
Y1  - 2005
UR  - https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/1201
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14178
ER  -