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Fragestellung: Degradierbares Knochenersatzmaterial aus Metallen findet gegenwärtig noch keine klinische Anwendung. Bisherige Forschungsergebnisse mit Magnesiumlegierungen konnten die erforderlichen mechanischen Eigenschaften nicht entwickeln und resorbierten sich zu schnell. Erfahrungen mit eisenbasierten Werkstoffen gibt es bislang nur in der kardiovaskulären Chirurgie. Wir entwickelten eine neue degradierbare eisenbasierte Legierung, die in eigenen vorgeschalteten zytotoxikologischen Untersuchungen eine gute Verträglichkeit zeigte. In vitro ermittelten wir eine zu erwartende Resorptionsgeschwindigkeit von ca. 2 Jahren. Es sollte jetzt im Tierversuch untersucht werden, ob in vivo eine vergleichbare Resorptionsgeschwindigkeit erzielt werden kann und ob das Implantat in den Knochen integriert werden kann, ohne entzündliche Reaktionen hervorzurufen.

Methodik: Der Tierversuch erfolgte an ausgewachsenen weiblichen Merinoschafen. Diesen implantierten wir in die hintere linke mediale Femukondyle Implantate aus eisenbasierten Metallschäumen in zwei verschiedenen Porositäten. 11 Tiere werden pro Gruppe operiert. Eine Leerlochgruppe wurde ebenfalls untersucht. Unmittelbar Postoperativ wurde ein Röntgenbild angefertigt. Nach 3 und 6 Monaten erfolgten weitere Röntgenkontrollen. Nach 6 Monaten wurden die Kurzzeitgruppe (6 Monate follow up) und die Leerlochgruppe euthanasiert. Die Langzeitgruppe, deren Ergebnisse noch ausstehen, wird einen Versuchszeitraum von 12 Monaten umfassen. Die Femurkondyle wurde entnommen und histologisch aufgearbeitet. An 200µm dicken Schnitten führten wir eine Kontaktradiographie durch. Dazu wurde ein quantitatives Scoresystem entwickelt, welches basierend auf der Erkennung von Grauwerten (errechnet aus Hounsfieldeinheiten) zwischen Knochen, Weichteil und Implantat zu differenzieren vermag. Dieser Score beurteilt verschiedene „Region of interest“ in Abhängigkeit vom Implantatradius. Die makroskopische Beurteilung des Resorptionsvorganges erfolgte anhand der konventionellen Röntgenbilder.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Makroskopisch lässt sich bei allen Tieren nach 3 und 6 Monaten kein Osteolysesaum um das Implantat darstellen, welches für eine Abwehrreaktion des Körpers sprechen würde. Die Implantate waren nicht sichtbar in Größe reduziert, so dass eine deutlich geringe Degradations- und Resorptionsgeschwindigkeit vermutet werden musste, als dies in den vorgeschalteten in vitro Untersuchungen berechnet wurde. Diese Vermutung bestätigte sich in der Kontaktradiographie. Das Implantat war nahezu vollständig erhalten. Randständig und zentral waren aber auch Partikel zu erkennen, welche aus eine Degradation schließen ließen. Der neugebildete Knochen legte sich der Implantatwand an. Es konnten teilweise bereits mineralisierte Knochentrabekel innerhalb des Implantates dargestellt werden, was für ein Einwachsen des Knochens in das poröse Implantat spricht. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass eisenbasierte degradierbare Biomaterialien als Knochenersatzwerkstoff geeignet erscheinen.