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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
92. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und
47. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie

02. - 06.10.2006, Berlin

Beschichtung von Titanimplantaten mit organischen Matrixkomponenten

Meeting Abstract

  • S. Rammelt - Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum 'Carl Gustav Carus', Dresden, Germany
  • T. Illert - Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum 'Carl Gustav Carus', Dresden, Germany
  • D. Scharnweber - Institut für Werkstoffwissenschaft, Max Bergmann Zentrum für Biomaterialien, Dresden, Germany
  • W. Schneiders - Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum 'Carl Gustav Carus', Dresden, Germany
  • H. Zwipp - Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum 'Carl Gustav Carus', Dresden, Germany
  • A. Biewener - Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Universitätsklinikum 'Carl Gustav Carus', Dresden, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 70. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 92. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 47. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 02.-06.10.2006. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2006. DocE.3.3-871

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2006/06dgu0096.shtml

Veröffentlicht: 28. September 2006

© 2006 Rammelt et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Die herausragende Bedeutung der organischen Extrazellularmatrix für die Regeneration von Knochen macht sie für den Einsatz als Implantatbeschichtung attraktiv. Nur wenige systematische Untersuchungen existieren jedoch zur biologischen Effizienz verschiedener organischer Matrixbestandteile auf Titan-Oberflächen für den Einsatz am Skelett.

Methoden: In einem standardisierten Kleintiermodell wurden Titanstifte von 0,9mm Durchmesser in die Tibiae von adulten männlichen Wistar-Ratten in der Form von Marknägeln eingebracht. Die Titanstifte wurden durch adsorptive Immobilisierung mit Kollagen Typ I (Ti/Koll), Kollagen Typ I+Chondroitinsulfat (Ti/Koll/CS) und RGD-Peptid (Ti/RGD) beschichtet. Unbeschichtete Stifte (Ti) dienten als Kontrolle. Jeweils 6 Tiere pro Gruppe wurden mit einer Standzeit von 4, 7, 14 und 28 Tagen operiert. Die Knochenpräparate wurden mit liegenden Marknägeln in Technovit 9100N in der Trenn-Dünnschliff-Technik zur histologischen, immunhistochemischen und histomorphometrischen Analyse aufgearbeitet.

Ergebnisse: Alle Implantate heilten ohne erkennbare Immun- oder Fremdkörperreaktionen ein. Mononukleäre Zellen der Monozyten/Makrophagen-Reihe (ED1-positiv) wurden in der Interface um Ti/RGD nach 4 Tagen und um Ti nach 14 Tagen signifikant häufiger als um die übrigen Implantate gesehen (Zellen/Zählkammer bei 200-facher Vergrößerung, p<0,05). TRAP-positive Osteoklasten und deren Vorläufer wurden um Ti/Koll/CS am 14. Tag und Osteopontin-positive Osteoblasten am 7. Tag um Ti/Koll/CS, sowie am 14. Tag um Ti/Koll/CS und Ti/RGD signifikant häufiger gezählt (p<0,05). Nach 28 Tagen betrug der direkte Kontakt der Implantate (in % des Umfanges) mit neu gebildetem Lamellenknochen 62,1% um Ti, 74,9% um Ti/Koll, 83,7% um Ti/RGD* und 89,5% um Ti/Koll/CS* (*p<0,05). Die verbliebene Interface war bindegewebig organisiert. Die Kallusreifung war um die Ti/RGD-Implantate erkennbar beschleunigt. Die breiteste Knochenlamelle fand sich um die Ti/RGD-Implantate, gefolgt von Ti/Koll/CS (N. S.).

Schlussfolgerungen: Das frühere Auftreten von knochenresorbierenden (Makrophagen, Osteoklasten) und knochenbildenden Zellen (Osteoblasten, Präosteoblasten) um die mit Kollagen, Chondroitinsulfat und RGD-Peptid beschichteten Titanimplantate lässt auf ein erhöhtes Knochenremodeling um die derart modifizierten Markstifte schließen. Zudem sprechen die histomorphometrischen Resultate für eine vermehrte Knochenneubildung um die mit Matrixbestandteilen beschichteten Titanimplantate. Die Immobilisation von Molekülen der organischen Extrazellularmatrix des Knochens auf Ti-Oberflächen erscheint eine viel versprechende Strategie zur Anregung der körpereigenen Regenerationsprozesse um metallische Implantate für den Einsatz am Knochen.