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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Auswirkungen des Autoklavierungsprozesses auf die strukturelle und qualitative Beschaffenheit einer antibakteriellen CuTiO2-Oberflächenbeschichtung (TiAl4V6) in Abhängigkeit von der Anzahl der Beschichtungen

Meeting Abstract

  • A. Mauerer - Chirurgische Universitätsklinik, Unfallchirurgie, Erlangen, Germany
  • M. Henkel - Orthopädische Universitätsklinik mit Poliklinik, Waldkrankenhaus St. Marien, Erlangen, Germany
  • U. Holzwarth - Med-Titan, Erlangen, Germany
  • F. Heidenau - Zentrum 'Neue Materialien für die Medizin', BioCer Entwicklungs-GmbH, Bayreuth, Germany
  • W. Reichstein - Universität Bayreuth, Lehrstuhl Experimentalphysik IV, Bayreuth, Germany
  • R. Forst - Orthopädische Universitätsklinik mit Poliklinik, Waldkrankenhaus St. Marien, Erlangen, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocEF10-477

DOI: 10.3205/09dkou002, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0023

Published: October 15, 2009

© 2009 Mauerer et al.
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Fragestellung: Implantatassoziierte Infektionen stellen eine große Herausforderung in der muskoloskelettalen Chirurgie dar. In den letzten Jahren konnte diesbezüglich eine steigende Anzahl von Infektionen mit zunehmenden Resistenzen gegen Antibiotika beobachtetet werden. Eine antibakterielle CuTiO2-Oberflächenbeschichtung (TiAl4V6) mit guter Biokompatibilität könnte ein möglicher therapeutischer Ansatz zur Therapie der implantatassoziierten Infektion sein. In-vitro Untersuchungen zeigten einen guten Kompromiss zwischen Biokompatibilität und antibakterieller Wirkung bei drei- und vierfachen CuTiO2-Oberflächenbeschichtungen. Ziel war es, strukturelle und qualitative Veränderungen der Oberflächenbeschaffenheit beim klinisch unumgänglichen Autoklavierungsprozeß prospektiv zu untersuchen, was vor einem etwaigen klinischen Einsatz essentiell ist.

Methodik: Runde TiAl4V6 Plättchen wurden 1-bis 4-fach mit CuTiO2 beschichtet, in 4 Gruppen eingeteilt und 1, 5 und 10 Autoklavierungsvorgängen unterzogen. Die komplette Autoklavierungszeit betrug 90 min, die maximale Temperatur 135° (Min. 121°) und der maximale Druck 315 kPa (Min. 200kPa). Dies entspricht den Anforderungen in der täglichen klinischen Anwendung. Die Oberflächenbeschaffenheit wurde mittels SEM (Scanning Electron Microscopy), die Verteilung der Kupferionen innerhalb der Beschichtung wurde mittels EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) in Verbindung mit der Software NORAN System SIX (Version 1.8) bestimmt. Die Untersuchungen wurden an drei representativen Orten je Plättchen durchgeführt. Die Kupferionenkonzentration wurde in fünf Grade eingeteilt (0%, 1–10%, 11–20%, 21–30%, 31–40%, 41–50%). Unbeschichtete TiAl4V6 Titan-Plättchen dienten als Kontrollgruppe. Die statistische Auswertung erfolgte mittels eines Kruskal-Wallis and Mann-Whitney Test.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Kupferionenkonzentration vor Autoklavierung nahm mit der Anzahl der Beschichtungen pro Plättchen zu. So zeigten 13,9% der untersuchten Stellen bei der Einfachbeschichtung und 29,3% bei der Vierfachbeschichtung Kupferionenkonzentrationen von 11–20%. Der Autoklavierungsprozeß wirkte sich auf alle Beschichtungsstärken aus und nahm mit der Anzahl der Auoklavierungsvorgänge zu. Nach fünf Autoklavierungsprozessen zeigten 3,9% der untersuchten Stellen bei Einfach- und 14,6% bei Vierfachbeschichtungen Kupferionenkonzentrationen von 11–20%. TiAl4V6- Plättchen mit drei- und vierfacher Cu-TiO2 Beschichtungen zeigten die größte Stabilität. Strukturelle Oberflächenveränderungen, wie ovaläre Lacunae zeigten sich erst ab dem 10. Autoklavierungsvorgang. Bei einfacher Cu-TiO2 Beschichtung zeigten sich drastische strukturelle Oberflächenveränderungen bereits nach einem Autoklavierungsvorgang. Drei-und vierfache Cu-TiO2 Oberflächenbeschichtungen scheinen einen guten Kompromiss zwischen antibakterieller Wirkung und Beständigkeit beim Autoklavierungsprozess darzustellen.