Experimentelle Untersuchung zur Biokompatibilität offenporiger metallischer Implantatstrukturen mit bioaktiver Kalzium-Titanat-Reaktionsschicht unter besonderer Berücksichtigung des Knochenaufbaus : Ergebnisse einer tierexperimentellen Untersuchung
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Zusammenfassung
Nicht immer lässt sich in der Chirurgie ein Knochendefekt durch die autologe Spende suffizient substituieren. Bis heute ist es Gegenstand der Forschung, das ideale Knochenersatzmaterial herzustellen.Ziel dieser tierexperimentellen Arbeit war es herauszufinden, ob die Funktionalisierung eines gegossenen offenporigen Titanimplantates durch Kalzium-Titanat zu einer besseren Osteointegration im Vergleich zu einem nicht funktionalisierten Pendant führt. Die histologischen, enzym- und immunhistochemischen, histomorphometrischen sowie molekularbiologischen Methoden dienten dabei der Charakterisierung der Knochenneubildung. Während aus ethischen Gründen nur eine einzige Standzeit von 6 Monaten post implantationem gewählt wurde, war mit Hilfe der polychromen Sequenzmarkierung mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen in vivo ein zeitlicher Ablauf der Knochenneubildung darstellbar. 24 adulten Merino-Landschafen wurden zylindrische, 10 x 12 mm große, offenporige (10ppi) Titankörper (Ti-6Al-7Nb) in einen durch das Diamond-Bone-Cutting-System reproduzierten Defekt, in die rechte mediale Femurkondyle implantiert. Die Hälfte der Implantate wurde vorab mit einer Kalzium-Titanat-Reaktionsschicht funktionalisiert, um so eine Osteointegration und Osteokonduktion anzuregen. Während der Standzeit kam es zu einer polychrome Sequenzmarkierung jeweils post-operationem mit folgenden Fluorochromen: Tag 28/ 35 Tetracyclin, Tag 105 Alizarin und Tag 168/175 Calcein.Es erfolgte eine Euthanasie nach einer Standzeit von sechs Monaten. Die Femurkondylen mitsamt Implantat wurden entnommen, in Technovit®9100Neu eingebettet und schließlich Knochenschliffe hergestellt. Somit konnten anschließend fluoreszenzmikroskopische, standardhistologische, enzym- und immunhistochemische sowie histomorphometrische Auswertungen der Knochenmenge und der Aktivität der alkalischen Phosphatase sowie die Darstellung der Blutgefäße im Defektbereich mittels a-SMA, erfolgen. Um die Expression von Osteopontin und Osteocalcin zu bestimmen wurde des Weiteren eine rt-PCR durchgeführt.Bei der Ermittlung des Mittelwertes der Enzymreaktion der alkalischen Phosphatase des neugebildeten Knochens innerhalb einer Area of interest (AOI), die den Defektbereich plus einem Randbereich von 100 μm umfasste, wiesen die funktionalisierten Implantate einen bedingt höheren Wert (2,77 %) im Gegensatz zu den unfunktionalisierten (1,57%) Präparaten auf, die allerdings nicht statistisch signifikant waren. Insgesamt lag der Mittelwert des biologischen Materials bzw. der Knochenmenge, bei allen Testobjekten, also sowohl funktionalisiert wie auch unfunktionalisiert, innerhalb des Defektbereiches bei 79,93 mm².Der Mittelwert beträgt nach histomorphometrischer Auswertung für das Fluorchrom Alizarin bei den unfunktionalisierten Testobjekten 1,9655 mm² und für die funktionalisierten 2,2107 mm². Somit wurde auch in Bezug auf den neugebildeten Knochen ab dem 105. Tag post operationem kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Testgruppen nachgewiesen werden.Bei der Evaluation der Menge an neugebildeten Knochen zeigte sich zwar ein minimal höherer Wert innerhalb in der AOI (Area of interest) bei den funktionalisierten Implantaten mit 30,46%, im Gegensatz zu den reinen Titan-Implantaten mit 24,73 %, allerdings konnte keine statistische Signifikanz bewiesen werden.Bei der histomorphometrischen und statistischen Auswertung ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Testgruppen. Die Funktionalisierung der Titanlegierung mit Kalzium-Titanat-Reaktionsschicht zeigte somit insgesamt keinerlei Einfluss auf die Knocheneinheilung der Titan-Implantate.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler Verlag