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Fragestellung: Hauptursache für das Versagen unzementierter Hüftprothesen ist die aseptische Lockerung. Eine Funktionalisierung von Implantaten mit RGD-Peptiden könnte zu einer verbesserten Osteointegration und damit deutlich geringeren Versagensraten führen. Um dies zu überprüfen, wurde das für die Integrinrezeptoren αvβ3 und αvβ5 von Osteoblasten spezifische zyklische Peptid c(RGDfK) mittels einer Phosphonsäure-Ankergruppierung auf Ti6Al4V aufgebracht. In Zellkulturversuchen mit Osteoblasten und einem Implantationsversuch im Schaf wurde untersucht, ob diese Beschichtung die Besiedlung mit Knochenzellen steigert und zu verbesserten biomechanischen Ergebnissen führt.

Methode: Für die Zellversuche wurden Ti6Al4V-Probekörper in 0,1 – 1000 µM c(RGDfK)-Phosphonatpeptid in PBS über Nacht beschichtet. Der Nachweis gebundenen Peptids erfolgte mittels eines spezifischen Antikörpers im ELISA-Verfahren. Zur genauen Bestimmung der Belegungsdichte wurde das c(RGDfK) radiomarkiert. Die biologische Aktivität der Beschichtung wurde anhand der Zellanhaftungsrate von Mausosteoblasten und primären Schafsosteoblasten nachgewiesen. Für den Implantationsversuch an 22 Merino-Landschafen wurden gesandstrahlte Ti6Al4V Implantate mit zylindrischer Form mit 100 µM Peptidlösung in gleicher Weise beschichtet. Die Implantation erfolgte beiderseits in der proximalen Tibia und im distalen Femur (metaphysärer Bereich) im Press-Fit-Verfahren. Nach 4 (10 Tiere) und 12 Wochen (12 Tiere) wurden randomisierte Pull-Out-Tests zur Ermittlung der max. Auszugskraft, der Steifigkeit und der Energieaufnahme bis zum Versagen der Grenzfläche durchgeführt.

Ergebnisse: Oberflächengebundenes Peptid ließ sich durch das c(RGDfK)-spezifische ELISA-Verfahren nachweisen. Mittels Radiomarkierung konnte eine Zunahme der Oberflächenbelegung bis ca. 250 pmol/cm² bei Verwendung einer 100 µM Beschichtungslösung nachgewiesen werden. Die biologische Wirksamkeit der Beschichtung dokumentierte sich in einer bis zum Fünffachen gesteigerten Zellanhaftungsrate der untersuchten Zellen. In der biomechanischen Untersuchung zeigten die beschichteten Zylinder nach 4 Wochen eine um 68 % höhere Auszugskraft (432 ± 271 vs 258 ± 219 N). Dieser Unterschied war wegen der großen Streuung der Werte zwar nicht statistisch signifikant (p= 0,071), ist jedoch eine statistisch geprüfte Tendenz. Auch die weiteren biomechanischen Kennwerte zeigten für die beschichteten Implantate durchweg höhere, jedoch nicht statistisch unterschiedliche Werte. Nach 12 Wochen zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen beschichteten und unbeschichteten Implantaten.

Schlussfolgerung: Ti6Al4V läßt sich effektiv mit c(RGDfK)-Phosphonatpeptid beschichten. Dies resultiert in-vitro in erhöhten Anhaftungsraten osteokompetenter Zellen verschiedener Spezies. Die Implantation im Schaf bestätigt die Vermutung, daß funktionalisierte Implantate in der Frühphase (4 Wochen post-operativ) tendenziell besser knöchern integrieren.