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Resorptionsverhalten und Festigkeit von Polymerimplantaten im tierexperimentellen Osteotomiemodell – BoneWelding® eine neue Technologie zur Verankerung von Polymerpins im Knochen
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Autoren
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C. Heiß
- Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
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V. Alt
- Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
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B. Robioneck
- Stryker Osteosynthesis, Schönkirchen, Germany
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K. S. Lips
- Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Labor für experimentelle Unfallchirurgie, Justus-Liebig-Universität Gießen, Gießen, Germany
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P. Augat
- Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik Murnau, Biomechanik, Murnau, Germany
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R. Schnettler
- Universitätsklinikum Gießen-Marburg, Standort Gießen, Klinik und Poliklinik für Unfallchirurgie, Gießen, Germany
| Veröffentlicht: | 21. Oktober 2010 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die innovative BoneWelding® Technologie eröffnet völlig neue Möglichkeiten Implantate im Knochen zu verankern. Durch Ultraschallenergie dringt geschmolzener resorbierbarer Kunststoff (Poly-L-DL-Laktid) in die intertrabekulären Strukturen des Knochens und kann 2–3 mal höhere Haltekräfte übertragen als die herkömmlich bekannten Spongiosaschrauben.
Ziel dieser tierexperimentellen Arbeit war durch licht-, transmissionselektronenmikroskopische sowie immunhistochemische Analysen Biokompatibilität/Resorptionsverhalten, alsauch die Festigkeit der Polylaktid-Pins in einem standardisierten Osteotomiemodell am Kaninchen zu bewerten.
Methodik: 60 Kaninchen wurden unifemoral operiert. Bei jedem Tier wurde eine kondyläre Femurosteotomie gesetzt und die laterale Femurkondyle mit/ohne SonicPins mit der BoneWelding® Technologie refixiert. Durch die angewandte Ultraschallenergie auf die Polylaktid-Pins (ultrasonic Fusion) erfolgte die Schmelzung der Pins und die daraus resultierende Knochenverschweißung. Die Tiere wurden in 3 Gruppen unterteilt, wobei die Tiere (Gruppe 1: Kontrolle, Gruppe 2: SonicPin/Schraube und Gruppe 3: 2x SonicPin) über einen Beobachtungszeitraum von 7, 21, 42 und 84 Tagen nachbeobachtet wurden. Neben der Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie erfolgte die Dokumentation der Biokompatibilität, des Resorptionsverhaltens, der mechanischen Eigenschaften der Pins durch immunhistochemische und biomechanische Analysen.
Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Auswertungen zeigten nach 7 Tagen eine fortgeschrittenere Osteotomieheilung in Gruppe 2 im Vergleich zur Kontrolle. In der Umgebung der Pins wurde neu gebildeter Knochen angetroffen. Eine Phagozytose war über Riesenzellen zu beobachten. Nach 21 Tagen konnte ein positiver Einfluss der Pins auf die knöcherne Regeneration nachgewiesen werden. Fremdkörperriesenzellen ragten bis an die Pins heran. Auch nach 42 Tagen konnte die osteokonduktive Wirkung der SonicPins bestätigt werden. Nach 84 Tagen zeigte sich in der Pingruppe 2 und 3 eine vollständige Durchbauung im Gegensatz zur Kontrolle. In der Umgebung der Pins konnte ein Knochenremodelling mit Fremdkörperriesenzellen und Osteoblasten, der Abtransport der Partikel über Lymphgefäße beobachtet werden. Die höchste Festigkeit zeigte sich in der Kontrolle, dicht gefolgt von der Pin/Schrauben-Gruppe. Die beste F max konnte in der Pin/Pin-Gruppe gemessen werden.
Die BoneWelding® Technologie ist ein zukunftsweisendes und innovatives Verfahren mit einem vielfältigen Einsatzspektrum in Orthopädie und Traumatologie, um Knochen einfach und schnell miteinander zu verbinden. Grosses Einsatzpotenzial hat diese Technologie in zukünftigen Hybridimplantaten (Kombination aus Metall und Polymere), insbesondere zur einfachen und sicheren Augmentierung von metallischen Implantaten bei gleichzeitiger Langzeitstabilität. Neben einer überzeugenden Biokompatibilität und einer Osteogenese ohne zelltoxische Hinweise muss der Einsatz des BoneWelding® für den Einsatz am Menschen kompatibel sein.
