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Fragestellung: Um das bekannte Problem der Bauhöhe von metal-backed Hüftendoprothesenpfannen – insbesondere bei Verwendung großer Kopfdurchmesser – zu verringern, wird ein neuer, monolithischer Ansatz für das Pfannendesign verfolgt. Die Pfanne soll ohne das übliche Metallback auskommen und vollständig aus Keramik bestehen. Für eine optimale Osseointegration der Pfanne ist es notwendig auf der dem Acetabulum zugewandten Pfannenseite eine poröse Oberflächenstruktur auf der Keramik zu schaffen. Ziel der Studie war, zu untersuchen welchen Einfluss unterschiedliche Porendurchmesser auf der porösen Keramik auf die Proliferation von primären humanen Osteoblasten haben.

Methodik: In der Studie wurden vier unterschiedliche Porendurchmesser untersucht. Die Porengröße 1 hatte einen Porendurchmesser von 870–700 µm, Porengröße 2 750–590 µm, Porengröße 3 660–520 µm sowie Porengröße 4 520–350 µm. Außerdem wurde die glatte Keramik ohne Porosität (Porengröße 5) im direkten Vergleich zur porösen Keramik untersucht. Für die Zellkultur wurde nach etabliertem Schema ein Pool primärer Knochenzellen aus Patientenspenden verwendet. Untersucht wurden n=70 Keramikproben (je Porengröße 1–5 n=14). Zur Messung der Proliferation auf der Keramikoberfläche wurde die Oberfläche der Keramikproben direkt mit Zellen besiedelt und mit Zellkulturmedium kultiviert. Parallel wurden als Referenz für die Proliferationsmessung Zellen auf Kulturkunststoffoberfläche (KKO) unter standardisierten Wachstumsbedingungen kultiviert. Die Messung der Proliferation erfolgte durch die Ermittlung des in der Zellkultur vorhandenen Adenosintriphosphat (ATP). Die Ermittlung des ATP in den Zellkulturen erfolgte nach 24 h, sowie nach 96 h Kultivierung im Brutschrank.

Ergebnisse: Nach 96 h wurden ATP-Werte im Bereich von 103-141% im Verhältnis zur Referenz (standardisierten Wachstumsbedingungen auf KKO, ATP=100%) gemessen. Bei Porengröße 3 (660–520 µm) ergab sich der höchste ATP-Wert mit 141% der sich von den restlichen Porentypen signifikant unterschied. Im Zeitraum von 24 h bis 96 h ließ sich bei Porengröße3 außerdem ebenfalls die höchste Proliferationssteigerung feststellen.

Schlussfolgerung: Im Zuge dieser Studie konnte gezeigt werden, dass der Porendurchmesser von porösen Keramikoberflächen in vitro auf die Proliferation von primären humanen Osteoblasten deutlichen Einfluss hat. Dabei konnte für die neue untersuchte Hochleistungskeramik erstmals gezeigt werden, dass Poren von 660–520 µm Durchmesser sowohl gegenüber Poren mit geringerem und größerem Durchmesser signifikant höhere Proliferationswerte bei primären humanen Osteoblasten bewirken. Diese Daten sollen im nächsten Schritt im Tierversuch verifiziert werden und unter dem Aspekt zusätzlicher bioaktiver Beschichtungen für eine schnelle Osseointegration ergänzt werden.