Histomorphometrische Untersuchung der knöchernen Integration von Silbernanopartikel-dotierten Osteosynthesematerialien in einem experimentellen Tiermodell an der Ratte
Die in der Orthopädie und Unfallchirurgie häufig vorkommenden periprothetischen Infektionen haben weitreichende medizinische und sozioökonomische Konsequenzen. In der vorliegenden Arbeit sollte die Biokompatibilität von antimikrobiell wirkenden Silbernanopartikeln (AgNP) über die Analyse der Osseointegration intramedullärer Implantate in der Tibia von Sprague-Dawley Ratten untersucht werden. Eingesetzt wurden Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Zementimplantate (+ AgNP / + AgNP + Gentamicin), Titan (TiAI6V4-ELI ± AgNP) und Kollagen-Typ-1-Implantate (± AgNP). Die Tibiaquerschnitte wurden nach einer Standzeit von 4 Wochen und 6 Monaten histomorphometrisch analysiert. Als Parameter der Osseointegration dienten die Knochenflächenanteile (Trabekelfläche eines definierten Gesamtquerschnitts der Spongiosa), die Knochenneubildung, die Anteile Tartrat-resistente saure Phosphatase-(TRAP)-positiver Zellen (Osteoklastenaktivität) und die alkalische Phosphatase-(ALP)-positiven Interface-Anteile zwischen Implantat und Knochen (Osteoblastenaktivität).Alle Versuchstiere überstanden die postoperative Kontrollprozedur ohne Auf-fälligkeiten. Zu den beiden Messzeitpunkten (4 Wochen / 6 Monate) traten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Anteils der Knochenflächen und der Knochenneubildung zwischen den Gruppen auf. Bemerkenswert war der konstante Anteil der Knochenfläche und der Knochenneubildung (Vergleich 4 Wochen / 6 Monate) in der PMMA-Zement-Gruppe mit Gentamicin und AgNP. Die Titanimplantate (± AgNP) zeigten zu beiden Zeitpunkten eine höhere Knochenneubildung am Interface als an der gesamten Knochenfläche. Die Kollagen-implantate (± AgNP) waren in den TRAP- und ALP-Analysen zu beiden Zeitpunkten durch eine signifikant höhere Bioaktivität als die anderen Gruppen charakterisiert. Diese erhöhte Bioaktivität spiegelte sich aber nicht in einer erhöhten Knochenfläche/-neubildung wider. In keinem Fall führte eine AgNP-Dotierung zu einer signifikanten Abnahme der erhobenen Biokompatibilitätsparameter im Vergleich zu den Kontrollen. Zusammenfassend belegen die in vivo Experimente, dass eine AgNP-Dotierung die Osseointegration nicht negativ beeinflusst.
