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Fragestellung: Führt die Beschichtung bioaktiver ß-Tricalciumphosphatimplantate (TCP) unterschiedlicher Porengröße mit osteoinduktivem Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP-2) zu einer Stimulation des Knochenwachstums und einer gerichteten Regeneration des Knochens?

Methodik: Zylindrische (4 x 8 mm) Implantate wurden beidseits in New Zealand White Rabbits mit oder ohne BMP-2-Beschichtung press-fit sagittal in das distale Femur für 28 d eingesetzt. Implantiert wurden drei ß-TCP-Materialien mit interkonnektierenden Poren unterschiedlicher Größe (45-63 µm, 200-224 µm, je n = 10, Porenvolumen jeweils 71% und kommerziell erhältliches chronOs, Porengröße 100-500 µm, Volumen 60%, n = 6; insgesamt 26 Proben). Die Adsorptionsbeschichtung erfolgte durch Inkubation in BMP-2haltiger Lösung (Beladungsdichte 520 bzw. 470 µg/cm3 für TCP 45-63 µm und TCP 200-224 µm und 140 µg/cm3 für chronOs). Die Halbwertzeit betrug 40-70 d. Die BMP-2-Abgabe erfolgte nach initialem Burst über mehrere Wochen. Herstellungstechnologie und Desorptionskinetik werden in einem Zweitbeitrag dargestellt. Es erfolgte eine lichtmikroskopische Bewertung der nach Giemsa/von Kossa gefärbten Schnitte. Die histomorphometrische Messung beginnt z.Zt. Die Statistik erfolgt mit dem t-Test für unverbundene Stichproben (p < 0,05).

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach 28 d waren alle Implantate mit und ohne BMP infektfrei knöchern eingeheilt. Knochen wuchs an die Implantate von proximal, geringer auch von medial und lateral und in die Poren. Bei ß-TCP 45-63 µm wurde eine Einwachstiefe von 1 mm mit BMP beobachtet, ohne BMP wurden nur äußere Poren erreicht. Distal zeigte sich Weichgewebe. Bei ß-TCP 200-224 µm mit BMP-2 zeigte sich auch viel Knochen in den Poren insbesondere von proximal her fast bis zum Implantatzentrum. Bei Implantaten ohne BMP war die Einwachstiefe des Knochens um die Hälfte geringer. ChronOs-Zylinder zeigten ohne Beschichtung spärlichen Knochenkontakt an der Zirkumferenz. Mit BMP wurde Knochen bis hin zum Implantatzentrum gesehen. Alle Implantate wurden partiell degradiert, BMP-beschichtete Proben stärker als Unbeschichtete. Die höchste Degradationsrate wies chronOs auf.

BMP-2 Beschichtungen poröser ß-TCP-Implantate stimulieren das Knochenwachstum in diesem Modell und führen bei gesteigerter Degradation zu einem partiellen Ersatz der drei hier untersuchten Materialien durch neu gebildeten Knochen. Die Porengröße ist von Bedeutung. Es fand sich mehr neu gebildeter Knochen in den Poren und ein tieferes Einwachsen bei allen BMP-2-beschichteten Materialien. Bei Beschichtung nahmen Knochenkontakte in der Reihenfolge 45-63 < 200-224 < chronOs zu, unbeschichtet war die Reihenfolge chronOs < 45-63 < 200-224. Die langsame Integration unbeschichteter chronOs-Implantate wird den Materialparametern (geringere Oberflächenreaktivität) zugeschrieben. Die Ergebnisse sind extrem bedeutsam für die klinische Anwendung von Implantaten beim Aufbau von Knochendefekten über eine gerichtete Knochenregeneration.

BMBF-Förderung unter dem Kennzeichen 03G0820E.