Untersuchung zur Resorbierbarkeit von Verbundmaterialien auf der Basis von biodegradierbaren Metallen und Calcium-Phosphat-Zement : eine experimentelle Studie am Schaf
Nicht nur Frakturen allein stellen ein Problem in der Chirurgie dar, sondern auch zusätzlich auftretende Knochendefekte, welche operativ mitversorgt werden müssen. Neue Knochenersatzmaterialien werden benötigt, welche die Frakturen und Knochendefekte therapieren bzw. die Einheilung von starren Implantaten fördern (Rueger, 1995).Ziel der vorliegenden Arbeit war es, fünf neu entwickelte Stoffe nebeneinander auf ihr Bioremodelling, die Resorbierbarkeit, Stabilität und Verträglichkeit zu testen. Hierzu wurden histologische und molekularbiologische Verfahren verwendet. Als Versuchsaufbau wurde ein Großtiermodell, das Schaf, gewählt, um eine Vergleichbarkeit der Belastung auf den Knochen zu erzielen, welche der des Menschen möglichst nahe kommt (Wissing, et al., 1990). Die 20 Tiere wurden auf vier Zeiträume (1, 3, 6 und 18 Monate) aufgeteilt. Bei den verwendeten Stoffen handelte es sich um einen gebrauchsfertigen Calcium-Phosphat-Zement (1P-CPC), einen Calcium-Phosphat-Zement, welcher vor der Einbringung mit Blut vom Tier durchmischt wurde (2P-CPC-Aspirat). Des Weiteren wurde ein Magnesiumzement (Mg-CPC) verwendet. Und zum anderen wurde ein neuartiger Stoff verwendet, ein Eisenschaumfestkörper. Dieser wurde zum einen mit dem Calcium-Phosphat-Zement gefüllt und zum anderen ohne Füllung belassen.Makroskopische-, histologische und molekularbiologische Untersuchungen wurden durchgeführt.In unserer Studie fanden sich überraschend wenig mehrkernige Makrophagen am Interface der Implantate von 1P-CPC. Bei der Resorption konnten Gewebestraßen durch das 1P-CPC Implantat beobachtet werden. Der Anstieg der Resorption stagnierte nach einer Standzeit von 6 Monaten zunächst beim 1P-CPC und nur vereinzelt kam es zu einem erneuten Anstieg der Resorption bei der 18-Monate-Gruppe. Dies wurde auch in der molekularbiologischen Untersuchung bei der Gegenüberstellung der ?CT-Werten von den Drei-Monats- und 18-Monats-Proben bei Kathepsin K (Marker für den Knochenabbau) (p=0,016) sowie zwischen der Sechs-Monate- und der 18-Monate-Standzeit (p=0,032) gezeigt. Die Vermutung, dass die interkonnektierenden Poren des Eisenschaum-Implantats das Einwachsverhalten von Granulationsgewebe mit ein- und mehrkernigen Makrophagen, Blutgefäßen und Osteoblasten-Vorläuferzellen fördern, konnte in den vorliegenden Untersuchungen gezeigt werden. Eine überraschend hohe Anzahl von mehrkernigen Makrophagen wurde am Eisenschaum-Implantat beobachtet. Nicht nur die Poren, sondern auch die Hydroxylapatit-Beschichtung scheint das Einwachsverhalten beim Eisenschaum gefördert zu haben.Ein rostbraunes Oxidationsprodukt fand sich am Eisengerüst des Implantats. Auch nach 18 Monaten Standzeit war das Eisenschaumimplantat noch fast vollständig erhalten.Überraschend wenig mehrkernige Makrophagen fanden sich am Interface des Eisenschaum-CPC-Implantats. Hingegen wurde eine hohe Anzahl von mehrkernigen Makrophagen am 2P-CPC-Aspirat gefunden. Die Resorption beim 2P-CPC-Aspirat verlief, ausgehend vom Lagerknochen, in kreisförmige Bewegungen von der Materialaußenseite nach innen. In Bezug auf die Fragmentierung war diese beim 2P-CPC-Aspirat am weitesten fortgeschritten. Die größte Anzahl von resorbierenden Zellen war am Mg-CPC Implantat nachzuweisen sowie ein erhöhtes Knochenremodelling beim Mg-CPC im Vergleich zum 1P-CPC. Die knöcherne Erschließung des Mg-CPC Implantats erfolgte jedoch nicht im gleichen Maße wie die Resorption in der späten Standzeit. In den früheren Standzeiten war ein gleichmäßiger Auf- und Abbau zu sehen. Insgesamt ist die knöcherne Durchbauung beim Mg-CPC am höchsten. In unseren Untersuchungen waren jedoch am Mg-CPC die meisten immunkompetenten Zellen zu finden.Je stärker die knöcherne Integration ausgebildet ist, desto geringer findet eine Resorption am Implantat statt. Es kann auch eine geringere Fragmentierung beobachtet werden, wenn die knöcherne Integration höher ist.
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