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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Einwachsverhalten eines neuen eisenbasierten zellularen Knochenersatzmaterials

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Bernd Wegener - Ludwig-Maximilians-Universität München, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
  • Anton Sichler - Ludwig-Maximilians-Universität, Orthopädische Klinik und Poliklinik Großhadern, München, Germany
  • Peter Quadbeck - Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik Materialforschung, IFAM, Dresden, Germany
  • Stefan Milz - Ludwig-Maximilians-Universität München, Anatomisches Institut, München, Germany
  • Walter Hermanns - Ludwig-Maximilians-Universität München, Institut für Tierpathologie, München, Germany
  • Berthold Nies - InnoTERE GmbH, Dresden, Germany
  • Peter E. Müller - LMU München - Campus Großhadern, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany
  • Volkmar Jansson - Ludwig-Maximilians-Universität München, Orthopädische Klinik und Poliklinik, München, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR11-1251

DOI: 10.3205/12dkou416, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4168

Veröffentlicht: 2. Oktober 2012

© 2012 Wegener et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Metallbasierte Knochenersatzmaterialien wurden bislang vorwiegend auf Magnesiumbasis erforscht. Wegen der resorptiven und mechanischen Eigenschaften gelang der klinische einsatz bis heute nicht. Wir entwickelten eine neue degradierbare eisenbasierte Legierung, die in eigenen vorgeschalteten zytotoxikologischen Untersuchungen eine gute Veträglichkeit zeigten. Im Tierversuch sollen Bioverträglichkeit und Degradationsverhalten untersucht werden.


Methodik: Im Tierversuch an ausgewachsenen weiblichen Merinoschafen wurden Implantate aus eisenbasierten Metallschäumen verschiedener Porositäten im Tibiakopf implantiert. Bei einer Gruppengröße von 11 Tiere wurden 5 Gruppen gebildet: Leerlochgruppe, je Implantat 6 Monate Kurzzeitgruppe und 12 Monate Langzeitgruppe. Die Tiere wurden obduziert. Implantatlager und Blut wurden auf entzündliche Veränderungen, lokale und überregionale Lymphknoten, Nieren, Milz, Leber und Gehirn auf Implantatablagerungen untersucht. Die Implantate wurden histolgisch untersucht, um das Degradations- und Resorptionsverhalten und die einwachsende Knochenstruktur zu beurteilen. Zur Beurteilung der Dynamik der Knochenneubildung wurde 4 und 8 Wochen vor Versuchsende ein Fluoreszenzfarbstoff verabreicht.


Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Bei der makroskopischen Beurteilung zeigte sich, dass der überwiegende Teil der Implantate noch erhalten war. Eine lokale Entzündungsreaktion konnte makroskopisch wie mikroskopisch nicht nachgewiesen werden. In den iliakalen Lymphknoten zeigten sich eine vermehrte Ablagerungen von Eisnepartikeln, die jedoch nicht eindeutig dem Implantat zugeordnet werden können, sondern evtl. auch als Residuen der operativen Intervention gewertet werden können. Leber, Niere, Milz und Gehirn zeigten keine Eisenablagerungen. In dieser Hinsicht bestand kein Unterschied zu den Ergebnissen der Kurzzeitgruppe. Die histologischen Schnitte der Implantate zeigen die Bildung neuer Knochentrabekel. Im Unterschied zur Kurzzeitgruppe zeigt sich in der Umgebung des offenporigen Implantates einer Dichte deutliche Knochenneubildung. Dabei ist der Knochen unmittelbar am Knochen-Implantat-Interface vermindert mineralisiert, während er danach gut mineralisiert zur Darstellung kommt.

Nach 12 Monaten ist nur wenig des Werkstoffes abgebaut. Er wurde von den Versuchstieren lokal und systemisch gut vertragen und lagerte sich nicht in den parenchymatösen Organen ab. Am Rand der Implantate hatte sich neuer Knochen gebildet, der zunehmend suffizient mineralisiert. Dies gilt im Randbereich der Implantate aber auch innerhalb der porösen Struktur, zumindest bei einer Dichte.

Eisenbasierte poröse Werkstoffe erscheinen daher geeignet, als Knochenersatzwerkstoff weiterentwickelt zu werden. Die Resorptionszeit muss verkürzt werden, wozu weitere Legierungsentwicklung notwendig ist.