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18.05.2024 | Original Article

Nanoparticle ultrasonication outperforms conventional irrigation solutions in eradicating Staphylococcus aureus biofilm from titanium surfaces: an in vitro study

verfasst von: Benjamin C. Schaffler, Mark Longwell, Barbara Byers, Rachel Kreft, Roi Ramot, Yair Ramot, Ran Schwarzkopf

Erschienen in: European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology

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Abstract

Purpose

Bacterial biofilms create a challenge in the treatment of prosthetic joint infection (PJI), and failure to eradicate biofilms is often implicated in the high rates of recurrence. In this study, we aimed to compare the effectiveness of a novel nanoparticle ultrasonication technology on Staphylococcus aureus biofilm eradication compared to commonly used orthopedic irrigation solutions.

Methods

Twenty-four sterile, titanium alloy discs were inoculated with a standardized concentration of methicillin-resistant S. aureus and cultured for seven days to allow for biofilm formation. Discs were then treated with either ultrasonicated nanoparticle therapy or irrigation with chlorhexidine gluconate, povidone-iodine or normal saline. The remaining bacteria on each surface was subsequently plated for colony-forming units of S. aureus. Bacterial eradication was reported as a decrease in CFUs relative to the control group. Mann–Whitney U tests were used to compare between groups.

Results

Treatment with ultrasonicated nanoparticles resulted in a significant mean decrease in CFUs of 99.3% compared to controls (p < 0.0001). Irrigation with povidone-iodine also resulted in a significant 77.5% reduction in CFUs compared to controls (p < 0.0001). Comparisons between ultrasonicated nanoparticles and povidone-iodine demonstrated a significantly higher reduction in bacterial CFUs in the nanoparticle group (p < 0.0001).

Conclusion

Ultrasonicated nanoparticle were superior to commonly used bactericidal irrigation solutions in the eradication of S. aureus from a titanium surface. Future clinical studies are warranted to evaluate this ultrsonication technology in the treatment of PJI.
Literatur
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Metadaten
Titel
Nanoparticle ultrasonication outperforms conventional irrigation solutions in eradicating Staphylococcus aureus biofilm from titanium surfaces: an in vitro study
verfasst von
Benjamin C. Schaffler
Mark Longwell
Barbara Byers
Rachel Kreft
Roi Ramot
Yair Ramot
Ran Schwarzkopf
Publikationsdatum
18.05.2024
Verlag
Springer Paris
Erschienen in
European Journal of Orthopaedic Surgery & Traumatology
Print ISSN: 1633-8065
Elektronische ISSN: 1432-1068
DOI
https://doi.org/10.1007/s00590-024-03982-y

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