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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Cytokinfreisetzung humaner Leukozyten nach Adhärenz an ein hoch-poröses trabekuläres Tantal-Biomaterial

Meeting Abstract (DGU 2004)

  • presenting/speaker T. Schildhauer - BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
  • D. Bogdanski - BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
  • G. Muhr - BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum
  • M. Köller - BG Kliniken Bergmannsheil-Universitätsklinik, Chirurgische Klinik und Poliklinik, Bochum

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguN11-300

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2004/04dgu0736.shtml

Veröffentlicht: 19. Oktober 2004

© 2004 Schildhauer et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Tantal wird u.a. wegen der sehr guten Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit als Implantatwerkstoff eingesetzt. Ein hochporöses Tantal-Implantat-Material (Hedrocel®, Implex Corp., Allendale, NJ, USA) erzeugt durch Aufdampfen von Tantal auf eine reine Kohlenstoffmatrix, besitzt eine Oberflächenstruktur mit interkonnektierenden Poren (durchschnittliche Porengröße von 550 µm) und einem hexagonalen Raumgitter, welches dem des spongiösen Knochens sehr nahe kommt. Als orthopädisches Implantat ist diese Struktur besonders hinsichtlich Osteokonduktivität und Vaskularisierung ideal. Als erste Zellen adhärieren Leukozyten und Thrombozyten an Implantatmaterialien. Die Aktivierung dieser Zellen und die nachfolgende Freisetzung von Cytokinen und Wachstumsfaktoren regulieren u.a. die Implantatintegration und den Gewebsumbau. Deswegen untersuchten wir die Freisetzung von Cytokinen von isolierten humanen Leukozytenfraktionen nach Kokultur mit porösem Tantal im Vergleich mit solidem Tantal und Titan sowie die Bioaktivität der Zellkulturüberstände

Methoden

Werkstoff-Probekörper (Implex Corp.) gleicher Dimension (Scheiben,10 mm x 2 mm) wurden eingesetzt: Hedrocel® (H), 98% Tantal und 80% porös bezüglich des Gesamtvolumens. Vergleichsprobekörper: solides Tantal (Ta) und Titan-F67 (Ti). Die Rauhigkeit der Werkstoffe wurde mittels konfokaler Lasermikroskopie bestimmt. Isolierte polymorphkernige neutrophile Granulozyten (PMN) und periphere mononukleäre Zellen (PBMC) wurden auf die Probekörper gegeben und für 24h in Zellkultur genommen. Cytokine (IL-1ra, IL-2, IL-6, IL-8, TNF-α, IFN-γ) wurden mittels ELISA quantifiziert. Die Phagozytose von FITC-markierten Bakterien durch humane PMN wurde durchflusscytometrisch bestimmt.

Ergebnisse

Die Interaktion der Zellen mit den Werkstoffen führte zu einem signifikanten (p<0.001) Anstieg von IL-8, IL-1ra, IL-6 und TNF-α nach Kontakt mit dem porösen Tantal (H) im Vergleich zu den soliden Werkstoffen (Ta, Ti), wobei eine positive Korrelation zur Rauhigkeit der Werkstoffe bestand. Cytokine, die wesentlich nur von Lymphozyten freigesetzt werden (IL-2, IFN-γ) konnten nicht nachgewiesen werden. Von porösem Tantal gewonnene Zellkulturüberstände steigerten die Phagozytose von FITC-markierten Bakterien durch PMN im Vollblut (mittlere Fluoreszensintensitäten: H 1393 vs. Ti 997).

Schlussfolgerungen

Das hochporöse Tantal-Implantat-Material führt zu einer verstärkten Cytokinfreisetzung in die Implantatumgebung, wobei Cytokine der myeloiden Leukozyten dominieren. Eine Mikroumgebung mit erhöhter Cytokinpräsenz könnte zu einer verstärkten Gewebsreaktion und zur besseren Einheilung des Implantats führen. Ob die in vitro analysierte Phagozytosesteigerung zu einer Verbesserung der lokalen Infektabwehr führt, wird weiter untersucht.