Untersuchung des Einwachsverhaltens neuartiger Knochenersatzmaterialien in osteoporotischen Rattenknochen mittels Histochemie und bildgebender Massenspektrometrie
In der vorliegenden Arbeit wurden zwei neuartige Kompositmaterialien mit unterschiedlichem Strontiumgehalt im osteoporosemimetischen, metaphysären critical-size-defect-Modell als Knochenersatzmaterial am Rattenfemur mit einer Kontrollgruppe verglichen. Die beiden Knochenersatzmaterialien PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) bzw. PPGC+S 3:7 III (90 % Sr2+) wurden dabei der Leerdefektgruppe gegenübergestellt. 24 weibliche Sprague Dawley Ratten wurden randomisiert den drei Gruppen (A) Leerdefekt (n=8), (B) PPGC+S 5:5 III (n=8) und (C) PPGC+S 3:7 III zugewiesen.Die Osteoporose wurde durch eine Kombination aus einer zwölfwöchigen Mangeldiät (calcium-, Vitamin D3-, und phosphorarm) mit bilateraler Ovarektomie induziert. Die Materialeinbringung erfolgte nach 90 Tagen in einen critical size defect in Form einer keilförmigen Osteotomie im metaphysären Abschnitt des linken Femurs mit vollständiger Kontinutitätsunterbrechung und Stabilisierung mit T-Miniplatten. Die Probengewinnung fand nach Euthanasie sechs Wochen post operationem statt.Für die Auswertung wurden zwei etablierte histochemische Färbungen, nach Movat bzw. von Kossa/ van Gieson und zwei enzymhistochemische Färbungen, ALP- bzw. TRAP-Nachweis, angewandt. Die Knochenschnitte wurden nach erfolgreicher Färbung fotodokumentiert und mittels Auswertesoftware bearbeitet, so dass eine statistische histomorphometrische Auswertung möglich gewesen ist. Zusätzlich wurde die Strontiumfreisetzung mittels der TOF-SIMS analysiert.Makroskopisch konnte bei keiner der drei Gruppen eine knöcherne Überbrückung festgestellt werden. Biomaterialresiduen waren nur bei PPGC+S 3:7 III nachweisbar.Histomorphometrisch zeigte sich eine vermehrte Knochenneubildung für das strontiumreichere KEM PPGC+S 3:7 III, (90 % Sr2+) im Vergleich zu PPGC+S 5:5 III (37 % Sr2+) und der Leerdefektgruppe. Der duale Wirkmechanismus von Strontium kann als bestätigt angesehen werden. Im neugebildeten Knochen und im Lagerknochen konnte mittels TOF-SIMS Strontium, im Sinne einer einige Millimeter weit reichenden Diffusion, nachgewiesen werden.
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