Revista UIS Ingenierías

Vol. 24 Núm. 2 (2025): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Rendimiento mecánico del cemento óseo de baja viscosidad con antibióticos: efectos de Vancomicina y Gentamicina

PDF
  • Santiago Medina,
  • Octavio Andrés González-Estrada,
  • Andrés Fernando Saénz-Suárez
Santiago Medina
Líneas Hospitalarias SAS
Octavio Andrés González-Estrada
Universidad Industrial de Santander
Andrés Fernando Saénz-Suárez
IMAO Proyectos e Ingeniería S.A.S
DOI: https://doi.org/10.18273/revuin.v24n2-2025008

Publicado 2025-07-28

Palabras clave

  • Cemento óseo,
  • antibióticos,
  • vancomicina,
  • gentamicina,
  • resistencia a la compresión

Cómo citar

Medina, S. ., González-Estrada, O. A., & Saénz-Suárez, A. F. (2025). Rendimiento mecánico del cemento óseo de baja viscosidad con antibióticos: efectos de Vancomicina y Gentamicina. Revista UIS Ingenierías, 24(2), 103–118. https://doi.org/10.18273/revuin.v24n2-2025008

Derechos de autor 2025 Revista UIS Ingenierías

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-SinDerivadas 4.0.

Resumen

Este estudio analiza el efecto de la incorporación de diferentes dosis y tipos de antibióticos, específicamente vancomicina (polvo) y gentamicina (líquido), en las propiedades mecánicas del cemento óseo de baja viscosidad. Las pruebas de compresión realizadas bajo la norma ASTM F451 evidenciaron que la adición de antibióticos reduce significativamente la resistencia a la compresión, siendo este efecto más marcado en mezclas con altas concentraciones de gentamicina (6,25 ampollas), donde se obtuvo una resistencia promedio de 33,50 MPa. Por el contrario, el cemento sin antibióticos presentó la mayor resistencia (99,85 MPa), mientras que mezclas con 2 gramos de vancomicina mostraron valores cercanos (85,46 MPa). El análisis estadístico (ANOVA) confirmó diferencias significativas entre las formulaciones, destacando que dosis más altas de gentamicina provocaron una mayor reducción en la resistencia a la compresión en comparación con la vancomicina. Estos resultados sugieren que el uso moderado de vancomicina podría ser una alternativa más segura en términos de equilibrio entre eficacia antimicrobiana e integridad mecánica. Este trabajo resalta la necesidad de estudios adicionales para mejorar las formulaciones y los métodos de mezcla del cemento óseo en aplicaciones ortopédicas.

PDF

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Referencias

  1. S. P. von Hertzberg-Boelch, M. Luedemann, M. Rudert, and A. F. Steinert, “PMMA Bone Cement: Antibiotic Elution and Mechanical Properties in the Context of Clinical Use,” Biomedicines, vol. 10, no. 8, p. 1830, Jul. 2022, doi: 10.3390/biomedicines10081830.
  2. B. Li and T. J. Webster, “Bacteria antibiotic resistance: New challenges and opportunities for implant‐associated orthopedic infections,” J. Orthop. Res., vol. 36, no. 1, pp. 22–32, Jan. 2018, doi: 10.1002/jor.23656.
  3. S. H. Goldberg, E. M. Studders, and M. S. Cohen, “Ultrasonic cement removal in revision arthroplasty.,” Orthopedics, vol. 30, no. 8, pp. 632–5, Aug. 2007, doi: 10.3928/01477447-20070801-20.
  4. E. Abreu, “Mow VC, Huiskes R: Basic Orthopaedic Biomechanics and Mechano-Biology,” Biomed. Eng. Online, vol. 4, no. 1, p. 28, Dec. 2005, doi: 10.1186/1475-925X-4-28.
  5. H. W. Buchholz and H. Engelbrecht, “Depot effects of various antibiotics mixed with Palacos resins,” Chirurg., vol. 41, no. 11, pp. 511–5, Nov. 1970, [Online]. Available: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5487941
  6. M. Mejía Rodríguez, O. A. González-Estrada, and D. F. Villegas-Bermúdez, “Finite Element Analysis of Patient-Specific Cranial Implants under Different Design Parameters for Material Selection,” Designs, vol. 8, 2024.
  7. J. F. Maldonado-Moreno, J. S. Martínez-Castañeda, Y. D. Beltrán-Malaver, I. C. Riveros-Pineda, and G. D. Tovar-Hernández, “Metodología de producción de prótesis de miembro inferior: una revisión exhaustiva,” Rev. UIS Ing., vol. 23, no. 2, Jun. 2024, doi: 10.18273/revuin.v23n2-2024011.
  8. G. Lewis, “Antibiotic-free antimicrobial poly (methyl methacrylate) bone cements: A state-of-the-art review,” World J. Orthop., vol. 13, no. 4, pp. 339–353, Apr. 2022, doi: 10.5312/wjo.v13.i4.339.
  9. A. R. Bishop, S. Kim, M. W. Squire, W. E. Rose, and H.-L. Ploeg, “Vancomycin elution, activity and impact on mechanical properties when added to orthopedic bone cement,” J. Mech. Behav. Biomed. Mater., vol. 87, pp. 80–86, Nov. 2018, doi: 10.1016/j.jmbbm.2018.06.033.
  10. A. R. Bishop, S. Kim, M. Squire, W. E. Rose, and H.-L. Ploeg, “Data for vancomycin elution, activity and impact on mechanical properties when incorporated into orthopedic bone cement,” Data Br., vol. 20, pp. 14–19, Oct. 2018, doi: 10.1016/j.dib.2018.07.028.
  11. G. Cacciola, F. De Meo, and P. Cavaliere, “Mechanical and elution properties of G3 Low Viscosity bone cement loaded up to three antibiotics,” J. Orthop., vol. 15, no. 4, pp. 1004–1007, Dec. 2018, doi: 10.1016/j.jor.2018.08.035.
  12. J. Lou, B. Ren, J. Zhang, H. He, Z. Gao, and W. Xu, “Evaluation of Biocompatibility of 316 L Stainless Steels Coated with TiN, TiCN, and Ti-DLC Films,” Coatings, vol. 12, no. 8, p. 1073, Jul. 2022, doi: 10.3390/coatings12081073.
  13. A. Bistolfi et al., “Antibiotic-Loaded Cement in Orthopedic Surgery: A Review,” ISRN Orthop., vol. 2011, pp. 1–8, Aug. 2011, doi: 10.5402/2011/290851.
  14. L. Zhang et al., “A comparison of high viscosity bone cement and low viscosity bone cement vertebroplasty for severe osteoporotic vertebral compression fractures,” Clin. Neurol. Neurosurg., vol. 129, pp. 10–16, Feb. 2015, doi: 10.1016/j.clineuro.2014.11.018.
  15. S.-H. Lee, C.-L. Tai, S.-Y. Chen, C.-H. Chang, Y.-H. Chang, and P.-H. Hsieh, “Elution and Mechanical Strength of Vancomycin-Loaded Bone Cement: In Vitro Study of the Influence of Brand Combination,” PLoS One, vol. 11, no. 11, p. e0166545, Nov. 2016, doi: 10.1371/journal.pone.0166545.
  16. S. P. Boelch, M. C. Jordan, J. Arnholdt, M. Rudert, M. Luedemann, and A. F. Steinert, “Loading with vancomycin does not decrease gentamicin elution in gentamicin premixed bone cement,” J. Mater. Sci. Mater. Med., vol. 28, no. 7, p. 104, Jul. 2017, doi: 10.1007/s10856-017-5915-6.
  17. M. Gandomkarzadeh, H. R. Moghimi, and A. Mahboubi, “Evaluation of the Effect of Ciprofloxacin and Vancomycin on Mechanical Properties of PMMA Cement; a Preliminary Study on Molecular Weight,” Sci. Rep., vol. 10, no. 1, p. 3981, Mar. 2020, doi: 10.1038/s41598-020-60970-y.
  18. J. Jackson, F. Leung, C. Duncan, C. Mugabe, and H. Burt, “The use of bone cement for the localized, controlled release of the antibiotics vancomycin, linezolid, or fusidic acid: effect of additives on drug release rates and mechanical strength,” Drug Deliv. Transl. Res., vol. 1, no. 2, pp. 121–131, Apr. 2011, doi: 10.1007/s13346-011-0015-5.
  19. E. Paz, P. Sanz-Ruiz, J. Abenojar, J. Vaquero-Martín, F. Forriol, and J. C. Del Real, “Evaluation of Elution and Mechanical Properties of High-Dose Antibiotic-Loaded Bone Cement: Comparative ‘In Vitro’ Study of the Influence of Vancomycin and Cefazolin,” J. Arthroplasty, vol. 30, no. 8, pp. 1423–1429, Aug. 2015, doi: 10.1016/j.arth.2015.02.040.
  20. W. Gao et al., “The status, challenges, and future of additive manufacturing in engineering,” CAD Comput. Aided Des., vol. 69, pp. 65–89, 2015, doi: 10.1016/j.cad.2015.04.001.
  21. P.-H. Hsieh, C.-L. Tai, P.-C. Lee, and Y.-H. Chang, “Liquid Gentamicin and Vancomycin in Bone Cement,” J. Arthroplasty, vol. 24, no. 1, pp. 125–130, Jan. 2009, doi: 10.1016/j.arth.2008.01.131.
  22. E. Bertazzoni Minelli, T. Della Bora, and A. Benini, “Different microbial biofilm formation on polymethylmethacrylate (PMMA) bone cement loaded with gentamicin and vancomycin,” Anaerobe, vol. 17, no. 6, pp. 380–383, Dec. 2011, doi: 10.1016/j.anaerobe.2011.03.013.
  23. D. O. Kendoff, T. Gehrke, P. Stangenberg, L. Frommelt, and H. Bösebeck, “Bioavailability of Gentamicin and Vancomycin Released from an Antibiotic Containing Bone Cement in Patients Undergoing a Septic One-Stage Total Hip Arthroplasty (THA) Revision: A Monocentric Open Clinical Trial,” HIP Int., vol. 26, no. 1, pp. 90–96, Jan. 2016, doi: 10.5301/hipint.5000307.

Artículos más leídos del mismo autor/a

1 2 3 > >>