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In-vitro und in-vivo Untersuchungen zum Einsatz des nickelfreien, austenitischen Stahls P2000 in der Knochenchirurgie
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Autoren
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Björn Behr
- BG-Universitätsklinik Bergmannsheil Bochum, Klinik für Plastische Chirurgie und Schwerbrandverletzte, Handchirurgiezentrum, Bochum, Germany
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Mustafa Becerikli
- BG-Universitätsklinik Bergmannsheil Bochum, Klinik für Plastische Chirurgie und Schwerbrandverletzte, Handchirurgiezentrum, Bochum, Germany
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Kai Gödde
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
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Alfons Fischer
- Univesität Duisburg, Institut für Werkstofftechnik, Duisburg, Germany
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Bojan Mitevski
- Univesität Duisburg, Institut für Werkstofftechnik, Duisburg, Germany
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Ole Jung
- BG-Universitätsklinik Bergmannsheil Bochum, Klinik für Plastische Chirurgie und Schwerbrandverletzte, Handchirurgiezentrum, Bochum, Germany
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Marcel Dudda
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
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Marcus Jäger
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
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Marcus Lehnhardt
- BG-Universitätsklinik Bergmannsheil Bochum, Klinik für Plastische Chirurgie und Schwerbrandverletzte, Handchirurgiezentrum, Bochum, Germany
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Max Daniel Kauther
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
| Veröffentlicht: | 10. Oktober 2018 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: In der Knochenchirurgie werden überwiegend Stahl- und Titan-Implantate eingesetzt, Der nickelfreie, austenitische Stahl P2000 (X13CrMnMoN18-14-3) weist eine hohe Festigkeit mit entsprechender Dehnbarkeit auf und scheint in einigen Punkten den herkömmlich Implantatmaterialien überlegen zu sein. Der Einsatz von P2000 Stahl wurde in-vitro und in-vivo untersucht.
Methodik: In-vitro wurden die Bio- und Hämokompatibilität von Titan (TiAl6V4) und Stahl (316L, CoCr28Mo6, P2000) nach DIN ISO 10993-4 und -5 untersucht. L-929 Fibroblasten und primäre humane Osteoblasten (pHOB) wurden auf den Materialien kultiviert und die Zellviabilität bzw. -Cytotoxizität analysiert. Zusätzlich wurden die Osteokonduktivität (ALP-Aktivität, RUNX2-Proteinlevel), Mineralisation (Alizarin Rot Färbung) und werkstofftechnischen Eigenschaften (Nanoindentation, Scratch-Test, Korrosion) bestimmt. In-vivo wurden Titan- und P2000 Zylinder im distalen medialen Femur von 36 New Zealand white rabbits mit Standzeiten von 0, 28 und 56 Tagen implantiert. Die Analyse erfolgte mittels Röntgen, Histomorphometrie und pull-out Testungen.
Ergebnisse: P2000 zeigte eine gute Bio- und Hämokompatibilität. Eine Verringerung (p<0,01) der pHOB Proliferation auf P2000 wurde beobachtet. PHOB zeigten auf P2000 eine signifikante Steigerung (p<0,01) der ALP-Aktivität, des RUNX2-Proteins und der Mineralisation im Vergleich zu allen anderen Materialien. Es wurde eine erhöhte Härte und Korrosionsbeständigkeit von P2000 gegenüber dem Vergleichsstahl 316L beobachtet. In-vivo wurde in beiden Gruppen über den Versuchsverlauf eine signifikante Zunahme der Ausrisskräfte und Knochen-Implantat Kontaktflächen gesehen. Es wurden keine Unterschiede von Titan und P2000 bezüglich Primärstabilität (Tag 0), Sekundärstabilität (Tag 28 und Tag 56) und Histologie festgestellt.
Schlussfolgerung: Der nickelfreie Stahl P2000 ist ein vielversprechendes, alternatives Material für Anwendungen in der Knochenchirurgie.
