Überprüfung der Biokompatibilität und der Degradation eines neuartigen bioresorbierbaren Knochenklebers : Ergebnisse einer tierexperimentellen Untersuchung an der Kaninchenfemurkondyle
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Zusammenfassung
Das Ziel dieser tierexperimentellen Arbeit war der direkte Vergleich zweier Varianten eines neuentwickelten Knochenklebstoffes in einem standardisierten Fraktur-/Osteotomiemodell am Kaninchen. Durch licht-, raster- und transmissionselektronen-mikroskopische Analysen sollten die Unterschiede der Frakturheilung, der knöchernen Integration und der Biokompatibilität zweier differenter Klebstoffe analysiert werden. Die beiden Knochenklebstoffe basieren auf Alkylen-bis(oligolactoyl)methacrylaten. Aus dem Monomer Ethylenglycol-oligolactid-dimethacrylat (ELAMA) polymerisieren die Klebstoffe zu hochverzweigten, hydrolysierbaren Netzwerken und unterscheiden sich durch die zugesetzten Comonomere, 4% Methylmetacrylat (MMA=Variante 1) bzw. 5% Hydroxyethylmethacrylat-oligolactid (HEMALA=Variante 2), wodurch die Materialeigenschaften variieren. Insgesamt wurde bei 48 Kaninchen unifemoral eine monokondyläre Femurfraktur (Osteotomie) gesetzt und die laterale Femurkondyle mit/ ohne Knochenklebstoff refixiert. Die Tiere wurden in 3 Gruppen unterteilt (Kontrolle, Knochenklebstoffvariante 1 und 2), wobei sie über einen Zeitraum von 7, 21, 42 und 84 Tagen nachbeobachtet wurden. Der quantitative und qualitative Prozess der Degradation sowie Resorption des Klebstoffes und der zeitliche Verlauf der Frakturheilung wurden durch konventionelles Röntgen, 2D-3D Micro-CT, Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie und Histologie analysiert. Die Auswertungen zeigen nach 21 Tagen in den Kontroll-/ Klebstoffgruppen eine gute Resorption der Knochenfragmente mit zunehmender Osteoblasten- und Trabekelbildung im Osteotomiespalt, wobei in der Klebstoffgruppe 1 (MMA) eine verzögerte, in der Klebstoffgruppe mit Variante 2 (HEMALA) eine größtenteils ausbleibende Frakturheilung, im Vergleich zur Kontrollgruppe, zu beobachten ist.Nach 42 Tagen ist in der Kontrollgruppe eine komplette Durchbauung des Osteotomiespaltes zu sehen, während in der Klebstoffgruppe mit MMA sich eine gute Resorption des Klebstoffes mit einer verzögerten Frakturheilung einstellt. Im Vergleich dazu ist bei HEMALA keine Osteogenese oder osteoblastische Aktivität, aber eine Mineralisationsverzögerung/ -störung des Osteoids zu sehen. Nach 84 Tagen zeigt sich in der Klebstoffgruppe mit MMA eine vollständige Durchbauung der Osteotomiezone mit Resorption (Phagozytose) und Degradation des Klebstoffes. Zu keinem Zeitpunkt zeigt sich nach Klebstoffapplikation mit MMA eine Barriere für die Osteogenese. Die 2D-3D-Micro-CT Analysen bestätigten die gute Biokompatibilität des Knochenklebstoffes mit MMA als Comonomer bei kompletter trabekulärer Durchbauung des ehemaligen Osteotomiespaltes. In der Variante 2 mit HEMALA zeigt sich nur in primär klebstofffreien Bereichen eine Osteogenese. Der Klebstoff wurde hier fast nicht resorbiert und es findet nur eine minimale Degradation statt. Die Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede bei den verwendeten Klebstoffvarianten. Der Knochenklebstoff mit MMA als Comonomer (Serie 1) ist mit seiner guten Biokompatibilität und Resorption der Modifikation mit HEMALA als Comonomer deutlich überlegen. Neben einer regelrechten Frakturheilung und einer Osteogenese ohne Barriere für die Zellmigration nach Klebstoffapplikation mit MMA, kann im Gegensatz dazu beim Klebstoff mit HEMALA als Comonomer (Serie 2) eine Barriere und Mineralisationsverzögerungen/-störungen beobachtet werden. Der Klebstoff mit HEMALA als Comonomer ist somit nicht für die Anwendung zu empfehlen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Biomaterials, 26,12 (2005), S. 1389-1396