Bone fractures are a commonly occurring injury, which in severe cases require internal fixation. The standard surgical procedure for fracture fixation is Open Reduction Internal Fixation (ORIF) with metal implants and screws. Frequent complications include infections and soft-tissue adhesions which could lead to a secondary removal operation. Decreasing the risk of these secondary operations would be in everyone’s interest as it could lower the burden it puts on both the patient and health-care system. Replacement of metal implants with polymer-based fixation technologies may reduce complications from soft-tissue adhesions, but the risk of infections till remains. This study focused on adding antibiotics into trizonetrione (TATO) thermosets and hydroxyapatite (HA) composite materials to give them antibacterial properties and then evaluating their mechanical and biological properties. Two antibiotics, novobiocin salt (NB) and ciprofloxacin (CIP), were used at 0,1, and 5 wt%. For the biological evaluation, the material samples were subjected to both acytotoxicity test and a disk diffusion test against two different bacteria strains, Escherichia coli (E. coli) and Staphylococcus aureus (S. aureus). Further-more, the samples were evaluated mechanically in a three-point bending test and FT-Raman spectroscopy was utilized to confirm the successful monomer conversion following the thiolene coupling (TEC) reaction, even with the incorporation of antibiotics. Results showed no cytotoxicity and materials containing antibiotics displayed antibacterial properties. However, antibiotics significantly decreased the mechanical properties of the thermoset; 1wt% of either NB or CIP reduced the flexural modulus from 2197 (81) to 1643 (508) and 1021 (59) MPa, respectively. The impact on materials was much lower for the composite material; 1wt% of NB or CIP decreased the flexural modulus from 6719 (274) to 6233 (128) and 6561 (305) MPa, respectively. In conclusion, the thermoset material could be used as a coating on metal implants to minimize soft-tissue adhesions and prevent infection, while the composite showed potential for use in low loadbearing bone fixation as well as infection prevention. / Benfrakturer är en vanligt förekommande skada, som i allvarliga fall kräver öppen reduktion och intern fixering med metallimplantat och skruvar. Vanliga förekommande komplikationer innefattar mjukvävnadsadhesion och infektioner som ofta leder till att en till operation måste utföras där implantatet tas bort. Detta kräver extra resurser från både samhället och patienten, varför en minskning av dessa komplikationer skulle vara till allas fördel. Polymerbaserade implantat kan lösa problemet med mjukvävnads adhesion, men risken för infektion finns kvar. Det här projektet utforskade möjligheten att addera antibiotika till en triazintrion baserad härdplast och en hydroxiapatit komposit för att ge dem antibakteriella egenskaper och se hur de mekaniska och biologiska egenskaperna påverkas. Två antibiotika, novobiocin salt (NB) och ciprofloxacin (CIP), och utvärderades vid 0, 1, och 5 vt%. I den biologiska utvärderingen utsattes materialproverna för både ett cytotoxicitetstest och ett disk diffusionstest mot två olika bakteriestammar, Escherichia coli (E. coli) och Staphylococcus aureus (S. aureus). De mekaniska egenskaperna utvärderades genom trepunktsböjning och FT-raman spekstroskopi användes för att bekräfta monomerkonversionen efter tiolen-kopplingsreaktionen, även med inkorporeringen av antibiotika. Inga av proverna uppvisade några uppenbara tecken på cytotoxicitet och både härdplasten och kompositmaterialen förvärvade antibakteriella egenskaper. Tillsatsen av antibiotika minskade de mekaniska egenskaperna hos härdplasten avsevärt; inkluderingen av 1 vt% av antingen NB eller CIP reducerade böjmodulen från 2197 (81) till 1643 (508) respektive 1021 (59) MPa. Inverkan av antibiotikan var mycket lägre för kompositmaterialet; inkluderandet av 1 vt% NB eller CIP minskade böjmodulen från 6719 (274) till 6233 (128) respektive 6561 (305) MPa. Sammanfattningsvis kan härdplasten användas som ett lim på metallimplantat för att minimera mjukvävnadsadhesion och förhindra infektion. Kompositen kan potentiellt användas vid frakturfixering för icke vikt-bärande skelett, såsom fingrar, så väl som att agera infektionsförebyggande.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-348669 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Jakobsson, Ylva, Malmgren Pommer, Adam, Sjöstrand, Charlotta Anna Erine |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2024:162 |
Page generated in 0.0018 seconds