Studies on the kinetics of the liberation of cefuroxime from calcium phosphate biomaterials

Nowoczesna medycyna poszukuje coraz lepszych i mniej inwazyjnych alternatyw dla tradycyjnych metod terapii. Można zaobserwować zwiększone zainteresowanie materiałami bioceramicznymi, które ze względu na swoją zgodność z ludzką tkanką kostną mogą znaleźć zastosowanie w postaci uzupełnień jej ubytków, jednocześnie pełniąc rolę nośnika substancji leczniczej stosowanej w danej chorobie. Celem pracy było zbadanie profilu i kinetyki uwalniania antybiotyku – cefuroksymu z implantów bioceramicznych złożonych z proszku α – TCP dotowanych w różnym stopniu krzemem, a także z dodatkiem HPMC. Badania przeprowadzono w warunkach in vitro w buforze o pH = 7,4 stosując metodę statyczną. Obliczenia ilości uwolnionego leku w czasie dokonano na podstawie pomiarów absorbancji pobranych próbek metodą spektrofotometryczną, a otrzymane profile uwalniania oceniono za pomocą modeli Higuchiego i Hixona – Crowella. Badania in vivo polegały na pomiarze stężeń antybiotyku w osoczu szczurów, po podskórnym wszczepieniu implantów zawierających cefuroksym, a także po podaniu dożylnym i podskórnym roztworów tego leku. Oznaczenia przeprowadzono metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej HPLC. Parametry farmakokinetyczne obliczono w programie Phoenix WinNonlin. W przypadku badań in vitro żaden z badanych implantów nie uwolnił cefuroksymu w pełnej dawce, a modele matematyczne były dobrze dopasowane do profilu uwalniania tego leku. Cefuroksym po wszczepieniu w postaci implantu do organizmów szczurów osiągnął najwyższe stężenie po około 2 godzinach od rozpoczęcia eksperymentu, a po około 20 godzinach nie stwierdzono obecności leku w pobranych próbkach. Badany antybiotyk po podaniu w postaci bioceramicznego implantu uwalniał się z niego przez dłuższy czas i był obecny we krwi dłużej niż po podaniu dożylnym i podskórnym. Może to dawać szanse na wykorzystanie badanego cementu w roli nośnika substancji terapeutycznie czynnych.

Modern medicine is searching for alternatives to traditional methods of therapy. Recently an increased interest in bioceramic materials can be observed, due to their compatibility with human bone tissue, may be used in the form of supplements of its defects, at the same time acting as a carrier of the drug needed in a particular disease. The aim of the study was to examine the profile and kinetics of cefuroxime liberation from bioceramic implants made of α-TCP powder. The tests were carried out in vitro using a static method in buffer with pH = 7.4. Measurements were made by spectrophotometric method and the obtained release profiles were evaluated using the Higuchi and Hixon - Crowell models. In the case of in vitro tests, implants have not released the full dose of drug, and the mathematical models were well matched to the release profile of cefuroxime. The in vivo study consisted of the measurement of antibiotic concentrations in the plasma of rats, after subcutaneous implantation of cefuroxime-containing implants. The measurements were carried out by high performance liquid chromatography (HPLC). Pharmacokinetic parameters were calculated in the Phoenix WinNonlin. After administration in the form of a bioceramic implant cefuroxinm was released slowly and it was present in blood longer when administered intravenously or subcutaneously. This may give a chance to use the tested cement as a carrier of therapeutically active substances.