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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

Einfluss einer H2O-Plasmaoberflächenbehandlung einer Aluminiumoxid-Zirkoniumoxid-Verbundkeramik (BIOLOXdelta) auf die Proliferation von primären humanen Osteoblasten

Meeting Abstract

  • J. Boxleitner - TU München, Klinikum rechts der Isar, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, München, Germany
  • J. Tübel - TU München, Klinikum rechts der Isar, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, München, Germany
  • T. Obst - TU München, Klinikum rechts der Isar, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, München, Germany
  • R. Gradinger - TU München, Klinikum rechts der Isar, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, München, Germany
  • M. Grässel - CeramTec AG, Marktredwitz, Germany
  • R. Burgkart - TU München, Klinikum rechts der Isar, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, München, 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. DocEF10-637

DOI: 10.3205/09dkou003, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0032

Published: October 15, 2009

© 2009 Boxleitner et al.
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Fragestellung: Mit einem neuen monolithischen Ansatz soll das bekannte Problem der Bauhöhe von metal-backed Hüftendoprothesenpfannen verringert werden. Gerade hinsichtlich der Umsetzung größerer Kopfdurchmesser ist dieser Ansatz von besonderem Interesse. Damit die Prothesenpfanne ohne das übliche Metallback auskommen kann, soll diese vollständig aus Keramik gefertigt werden. Für die optimale Integration der Pfanne im Knochen, wird die Keramik auf der dem Acetabulum zugewandten Seite mit einer porösen Oberflächenstruktur versehen. Zusätzlich soll die Oberfläche mit einer bioaktiven Schicht versehen werden, um das Einwachsen des Knochens in die poröse Struktur zu beschleunigen. Ziel der vorliegenden Studie war, zu untersuchen welchen Einfluss eine Behandlung der Keramikoberfläche mit H2O-Plasma auf die Proliferation von primären humanen Osteoblasten hat.

Methodik: Für die Untersuchungen wurden die Keramikproben in einer Niederdruck-Plasmakammer mit Niedrigfrequenzgenerator (Diener, Tetra 30 PC 40 kHz, 0–1000 W) 25 min lang bei einer Leistung von 50% sowie einem Prozessdruck von 0,4 mbar einem H2O-Plasmagas ausgesetzt. Für die Zellkultur wurde nach etabliertem Schema ein Pool primärer Knochenzellen aus Patientenspenden verwendet. Zur Messung der Proliferation wurden die Oberflächen von mit Plasma behandelten Keramikproben (n=10) sowie von unbehandelten Keramikproben (n=10) direkt mit Zellen besiedelt und mit Zellkulturmedium kultiviert. Parallel wurden als Referenz für die Proliferationsmessung Zellen auf Kulturkunststoffoberfläche (KKO) unter standardisierten Wachstumsbedingungen kultiviert. Die Messung der Proliferation erfolgte durch die Ermittlung des in der Zellkultur vorhandenen Adenosintriphosphat (ATP). Die Ermittlung des ATP in den Zellkulturen erfolgte nach 24 h sowie nach 96 h.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Nach einer Inkubationszeit von 24h ergab sich im Vergleich zur Referenz (ATP KKO96h=100%) ein signifikanter Unterschied (p<0,05) des ATP Werts für die unbehandelten Keramikproben von 48% (±11%) und für die mit Plasma behandelten Proben von 68%±16%). Nach 96 h Inkubationszeit zeigten sowohl die unbehandelten Keramikproben als auch die Keramikproben mit Plasma-Behandlung höhere Werte als die Referenzkultur aber ohne signifikante Unterschiede (133% (±31%) respektive 112% (±33%)). Die Studie konnte zeigen, dass im vorliegenden Testansatz die Behandlung von BIOLOXdelta mit H2O-Plasma nach 24 h zu einer signifikant höheren Proliferation führte. Dieser Effekt ist nach 96 h Inkubationszeit nicht mehr nachweisbar. Somit könnte die Plasmabehandlung gerade direkt nach dem Einbringen des Implantats in den Körper den Knochenzellen in der klinisch wichtigen ersten Phase beim bekannten sog. "Race For The Surface"einen wichtigen Vorteil verschaffen. In zukünftigen Untersuchungen sollen die Effekte in engeren Zeitintervallen zwischen 0 und 48h und zusätzlich mit anderen Zellentitäten überprüft werden.