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67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie

11. bis 16.11.2003, Messe/ICC Berlin

Haben lösliche Metallkomplexe von Titan- und Stahlimplantaten eine Bedeutung bei der Gewebeverträglichkeit?

Meeting Abstract (DGU 2003)

  • corresponding author Georg Taeger - Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Universität Essen, Hufelandstrasse 55, 45122, Essen, Phone: 0201-723-1304
  • L.E. Podleska - Klinik für Unfallchirurgie, Universität Essen
  • I. Tikhovski - Institut für Werkstofftechnik, Universität Duisburg-Essen, Essen
  • B. Schmidt - Klinik für Unfallchirurgie, Universität Essen
  • A. Fischer - Institut für Werkstofftechnik, Universität Duisburg-Essen, Essen
  • S. Ruchholtz - Klinik für Unfallchirurgie, Universität Essen

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 67. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 89. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 44. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 11.-16.11.2003. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2003. Doc03dguA23-6

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2003/03dgu0144.shtml

Veröffentlicht: 11. November 2003

© 2003 Taeger et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

In vitro-Untersuchungen zur Gewebeverträglichkeit von Metallimplantaten sind bislang nur an Festkörpern oder industriell erzeugten Partikeln vorgenommen worden.Unklar ist, welche Rolle in vivo entstehende lösliche Metallkomplexe bei der Gewebeverträglichkeit spielen. Ziel dieser Arbeit war die Generierung dieser Metallkomplexe bei herkömmlichen Implantatwerkstoffen, sowie die in-vitro Analyse von Zellvitalität und Zytokinsekretion nach Kontamination.

Methoden

Steril und unter standardisierten technischen und physikalischen Bedingungen (Frequenz = 8Hz/24h, Kraft = 6N; T = 37°C, pH = 7,4) wurden mittels Disc-on-Pin phagozytierbare Partikel aus ChromNickel-(CrNi), ChromMangan-Stahl (CrMn) und Titan (Ti) erzeugt. Als Verschleißmedium wurde Ringer-Lösung (Ri), Phosphatpuffer (PBS) und PBS mit 2% fetalem Kälberserum (PBS+FCS) verwendet. Partikel (PA) und in Lösung gegangene Metallkomplexe (KO) wurden nach sequenzieller Dichtezentrifugation (Stoke's law, 200 nm) getrennt analysiert. Mittels ICP-OES wurde die spektrometrische Massenbestimmung der Metallelemente, mit dem Rasterelektronenmikroskop deren morphologische Beurteilung vorgenommen.

J 774 Makrophagen wurden nach Adhäsion in 96-well Platten (40000/100µl; 37°C, 5%CO2) mit 20, 50 und 100µl beider Fraktionen (PA + KO) kontaminiert. Als Parameter für die Vitalität und Inflammation wurden die optische Dichte (MTT-Test) und die TNF-α Konzentration (ELISA) gemessen.

Ergebnisse

Die erzeugten Verschleißpartikel waren mit der klinischen Situation vergleichbar (CrNi = 1-50µm, Titan = 1-100µm, CrMn = 0,2-1µm). Zwischen den verwendeten Medien (Ri, PBS, PBS+FCS) wurden keine Unterschiede festgestellt. Bei CrNi und CrMn-Stahl waren die Konzentrationen in beiden Fraktionen (PA + KO) für Cr (1µg/ml), für Ni (>1µg/ml) und für Mn (>1µg/ml) ähnlich hoch. Dagegen war die Konzentration in KO bei Titan trotz höherer Verschleißbildung (hexagonale Gitterstruktur) viel geringer.

In den kolloidalen Fraktionen war beim MTT-Test die optische Dichte bei steigender Konzentration nahezu gleich. Dagegen war für Stähle und auch Ti in PA eine Abnahme mit steigender Konzentration zu erkennen [Abb. 1]. Für TNF-α. war in KO lediglich bei CrNi, in PA bei allen Metallen ein Abfall zu messen. Dagegen stiegen die TNF-α-Konzentrationen in KO bei CrMn und Ti leicht an. [Abb. 1]

Schlussfolgerungen

Bei der Verschleißbildung entstehen lösliche Metallkomplexe in messbaren Konzentrationen. Die Ergebnisse sind ein erster Hinweis darauf, dass diese Nanokolloide möglicherweise an der Entstehung von inflammatorischen Vorgängen im Implantatlager beteiligt sein könnten, wohingegen Partikel für apoptotische Vorgänge verantwortlich sein könnten.