Hip prosthesis biomaterials: a challenge in prevention of biofilm formation / Biomateriais de próteses de quadril: um desafio na prevenção da formação de biofilme

ABSTRACT

The objective of this study was to identify the scientific evidences regarding biofilm formation prevention on hip prosthesis biomaterials. It's an integrative review that aims to answer the following question what are the scientific evidences regarding biofilm formation prevention on hip prosthesis biomaterials? The search was performed on PubMed portal and on databases Web of Science, Embase, Cochrane, CINAHL and LILACS. Primary studies about the topic published online up until November 2017 in English, Spanish and Portuguese are included. Among 16 primary studies, 81.25% were in vitro experimental studies, in which polyethylene showed a higher biofilm formation than metallic biomaterials and polymethylmethacrylate. Among clinical studies, Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus were isolated in most of joint prosthesis components. New acylase-containing polyurethane coatings, silver-zirconium carbonitride films, bioactive gentamicin, biodegradable gentamicin-hydroxyapatite, vancomycin, titanium-silicon-carbonoxygen-nitrogen films and cross-linked polyethylene combined with vitamin E and a poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) layer were developed to prevent biofilm formation. Moreover, cobalt-chromium (Co-Cr) ions inhibited bacterial growth, and cobalt-chromium particles reduced biofilm development. The biomaterials that presented properties against biofilm formation were bioactive gentamicin, biodegradable gentamicin-hydroxyapatite, vancomycin, acylasecontaining polyurethane, cross-linked polyethylene combined with vitamin E-blended and a poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) layer, silver-zirconium carbonitride films and titanium-silicon-carbon-oxygen-nitrogen films. Moreover, the Co-Cr particles released from metallic joint prosthesis showed higher antibiofilm activity than Co-Cr ions.

RESUMO

O objetivo deste estudo foi identificar as evidências científicas a respeito da prevenção da formação de biofilme em biomateriais de próteses de quadril. Revisão integrativa da literatura, com vistas a responder a seguinte questão quais são as evidências científicas a respeito da prevenção da formação de biofilme em biomateriais de próteses de quadril? Realizado no portal PubMed da National Library of Medicine e nas bases Web of Science, Embase, Cochrane, CINAHL e LILACS. Incluíram-se estudos primários sobre a temática, publicados online até novembro de 2017 em inglês, espanhol e português. Dos 16 estudos primários analisados, 81,25% foram pesquisas experimentais in vitro; polietileno demonstrou maior contagem de unidades formadoras de colônia do que materiais metálicos e polimetilmetacrilato. Dos estudos clínicos, Staphylococcus epidermidis e Staphylococcus aureus foram isolados na maioria dos componentes das próteses articulares. Novos revestimentos constituídos de poliuretano contendo acilase, filmes de prata-carbonitreto de zircônio, gentamicina bioativa, gentamicina-hidroxiapatita biodegradável, vancomicina, filmes de titânio-silício-carbonooxigênio-nitrogênio e polietileno reticulado combinado com vitamina E e uma camada de poli (2-metacriloiloxietil fosforilcolina) foram desenvolvidos para prevenção da formação de biofilme. Além disso, íons de cobalto-cromo (Co-Cr) inibiram o crescimento bacteriano, e houve uma tendência das partículas de cobalto-cromo diminuírem o desenvolvimento de biofilmes. Os biomateriais que apresentaram propriedades que previnem a formação de biofilme foram gentamicina bioativa, gentamicina-hidroxiapatita biodegradável, vancomicina, poliuretano contendo acilase, polietileno reticulado combinado com vitamina E e uma camada de poli (2-metacriloiloxietil fosforilcolina), filmes de prata-carbonitreto de zircônio e filmes de titânio-silício-carbono-oxigênio-nitrogênio. Além disso, partículas de Co-Cr liberadas das próteses articulares metálicas mostraram maior atividade antibiofilme que íons de Co-Cr.