Biodegradable medical implants: a new hope to reduce device-associated infections

• Type: Thesis
• Date: 2022-09-06

Authors

José Carlos do Coito Paiva (Author) FMUP

Thesis

Biodegradable medical implants: a new hope to reduce device-associated infections

Master's Degree

Dissertation

Scientific classification

FOS: Medical and Health sciences > Medical biotechnology

Associated Institutions

fmup

Other information

Resumo (PT): O tratamento de fraturas ósseas requer muitas vezes a utilização de implantes de fixação, que por vezes precisam de ser removidos cirurgicamente. Tais implantes e procedimentos aumentam a propensão dos doentes para desenvolver infeções associadas aos dispositivos médicos, sendo a osteomielite decorrente do trauma uma complicação desafiante para os ortopedistas. Nos últimos anos, os materiais biodegradáveis têm conquistado grande importância no desenvolvimento de dispositivos médicos temporários, evitando cirurgias de remoção. O objetivo desta revisão sistemática foi analisar a literatura sobre a utilização de implantes ósseos biodegradáveis na consolidação de fraturas e seu impacto na redução de infeções associadas a implantes. A revisão sistemática seguiu as diretrizes do PRISMA e baseou-se na pesquisa e análise de estudos publicados sobre o uso in vivo de implantes de fixação óssea biodegradável e sua atividade antibacteriana. De um total de 667 referências, 23 estudos foram incluídos com base nos critérios de inclusão e exclusão. Implantes ortopédicos biodegradáveis de Mg-Cu, Mg-Zn e Zn-Ag revelaram atividade antibacteriana, especialmente na redução da taxa de infeção por estirpes de MRSA, em modelos de osteomielite in vivo. A capacidade de certos dispositivos em prevenir e combater as infeções associadas a implantes, bem como a potencialidade para se degradarem gradualmente dentro do corpo reduzem a necessidade de uma segunda cirurgia de remoção do implante, com ganhos esperados no que diz respeito ao conforto dos doentes. Mais estudos in vivo serão necessários para avaliar a eficácia desses materiais biodegradáveis com propriedades antibacterianas.

Abstract (EN): Bone fractures often require fixation devices that frequently need to be surgically removed. These implants and procedures turn the patient more prone to develop medical device-associated infections, and osteomyelitis associated with trauma is a challenging complication for orthopedists. In recent years, biodegradable materials have gained great importance as temporary medical implant devices, avoiding removal surgery. The purpose of this systematic review was to revise the literature regarding the use of biodegradable bone implants in fracture healing and its impact on the reduction of implant-associated infections. The systematic review followed the PRISMA guidelines and was conducted by searching published studies regarding the in vivo use of biodegradable bone fixation implants and their antibacterial activity. From a total of 667 references, 23 studies were included based on inclusion and exclusion criteria. Biodegradable orthopedic implants of Mg-Cu, Mg-Zn, and Zn-Ag have shown antibacterial activity especially in reducing infection burden by MRSA strains in vivo osteomyelitis models. Their ability to prevent and tackle implant-associated infections and to gradually degrade inside the body reduces the need for a second surgery for implant removal, with expectable gains regarding patients' comfort. Further in vivo studies are mandatory to evaluate the efficiency of these antibacterial biodegradable materials.

Language: English