ABSTRACT Introduction: Deficiencies associated with the classic formulations of poly(methyl methacrylate) (PMMA) bone cements and new applications in Orthopedics, Traumatology and Neurosurgery have encouraged the investigation of new formulations of bone cements with better properties. Methods: Synthesis of micrometric hydroxyapatite (MicroHA) derived from Coraline HAP-200(, nanometric hydroxyapatite (NanoHA) and bioglasses; silanization, matrix-filler coupling study; preparation of PMMA cements with ceramic fillers or drugs (single or combined); characterizations: FTIR, XRD, XPS, SEM-EDS, mechanical, bioactivity and microbiological. Results: Cements with hybrid fillers (MicroHA/NanoHA) with 30 %, 40 % and 50 % and different proportions (60:40; 55:45; 50:50) guaranteed mechanical properties, were bioactive and were non-cytotoxic in fibroblast cultures (L929) and osteoblasts (MC3T3-E1). The inclusion of silanized phosphate glass particles: 44,5 % CaO- 44,5 % P2O5-11 % Na2O and 44,5 % CaO-44,5 % P2O5 -6 % Na2O- 5 % TiO2 produced in vitro formation of a layer of hydroxycarbonate apatite precursor to direct long-term implant-bone binding. Simple antibiotic formulations (3,125 %) ciprofloxacin, cephalexin, ceftriaxone, meropenem, cefazolin and ceftazidime released therapeutic concentrations in vitro and maintained their elution for 8 months (long term). Combination of Ciprofloxacin/Meropenem and ciprofloxacin/ceftazidime in cements showed a greater antibacterial effect against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa than cements doped with Gentamicin (conventional antibiotic). Oleozon®, ciprofloxacin/meropenem and ciprofloxacin/meropenem/Oleozon® cements with 10 % ozonized oil reduce Pseudomonas aeruginosa cultures by 100 % for 11 days, which is an opportunistic germ that complicates orthopedic replacements and other bone injuries. Conclusions: This work proposes cements with bioactivity for a more durable bond to bone tissue and greater prosthetic durability, as well as acrylic cements with drugs with greater antibacterial effectiveness with no history in the literature.
RESUMEN Introducción: Deficiencias asociadas a las formulaciones clásicas de los cementos óseos de poli (metacrilato de metilo) (PMMA) y a nuevas aplicaciones en Ortopedia, Traumatología y Neurocirugía han incentivado la investigación de nuevas formulaciones de cementos óseos con mejores propiedades. Métodos: Síntesis de hidroxiapatita micrométrica (MicroHA) derivada de la Coralina HAP-200(, hidroxiapatita nanométrica (NanoHA) y biovidrios; silanización, estudio de acoplamiento matriz-relleno; preparación de cementos de PMMA con relleno o fármacos (simples o combinados), caracterizaciones por FTIR, DRX, XPS, SEM-EDS, mecánicas, de bioactividad y microbiológicas. Resultados: Cementos con rellenos híbridos (MicroHA/NanoHA) con 30 %, 40 % y 50 % y diferentes proporciones (60:40; 55:45; 50:50) garantizaron propiedades mecánicas, resultaron bioactivos y fueron no citotóxicos en cultivos de fibroblastos (L929) y osteoblastos (MC3T3-E1). La inclusión de partículas de vidrios de fosfato silanizados: 44,5 % CaO- 44,5 % P2O5-11 % Na2O y 44,5 % CaO-44,5 % P2O5 -6 % Na2O- 5 % TiO2 indujo formación in vitro de una capa de hidroxicarbonatoapatita precursora de la unión directa a largo plazo implante-hueso. Formulaciones con antibióticos simples (3,125 %) ciprofloxacina, cefalexina, ceftriaxona, meropenem, cefazolina y ceftazidima liberaron in vitro concentraciones terapéuticas y mantuvieron su elución durante 8 meses (largo plazo). Combinación ciprofloxacina/meropenem y ciprofloxacina/ceftazidima en cementos demostraron mayor efecto antibacteriano contra Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa que cementos dopados con Gentamicina (antibiótico convencional). Cementos con 10% de aceite ozonizado Oleozon®, ciprofloxacina/meropenem y ciprofloxacina/meropenem/Oleozon® disminuyen al 100 % cultivos de Pseudomonas aeruginosa por 11 d. Conclusiones: Este trabajo propone cementos con bioactividad para un enlace más duradero al tejido óseo y mayor estabilidad protésica, así como, cementos acrílicos con fármacos con mayor efectividad antibacteriana sin antecedentes en la literatura.