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Fragestellung: Injizierbare Calcium-Phosphat Zemente (Ca-P) sind in der Orthopädie für die Versorgung von Knochendefekten weitverbreitet. Ihre Anwendung hängt von ihren mechanischen Eigenschaften bzw. ihrer Biokompabilität, Osteokonduktivität und Osteoinduktivität ab. Obwohl die mechanischen Eigenschaften injizierbarer Ca-P Zemente bereits analysiert wurden, ist über ihre in vitro Effekte auf Zellen nur wenig bekannt. Daher sollten in dieser Studie die Bedingungen für eine in vitro Testung von injizierbaren Ca-P Zementen etabliert werden.

Methodik: Zur Bestimmung von pH-Wert bzw. Calcium- und Phosphatfreisetzung wurden unbehandelte oder PBS-behandelte Ca-P Zement Plättchen für 24 h mit H2O extrahiert. In den Extrakten wurde der pH Wert mit einer Mini-pH-Elektrode bestimmt, der Calcium- und Phosphatgehalt mit der Arsenazo III bzw. Malachitgrün Methode. Die Vitalität der Indikator-Zelllinien C2C12 und ATDC5 auf Ca-P Zement Plättchen nach 3 Tagen Kultur wurde mit Fluoresceindiacetat bestimmt. Zusätzlich wurden die Zellen für 3 Tage auf BMP2-beladenem Ca-P Zement kultiviert und anschließend die Induktion der alkalischen Phosphatase gemessen.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Unbehandelte Ca-P Zement Plättchen induzierten einen starken Abfall des pH-Wertes (pH 5.4) und setzten hohe Konzentrationen an Calcium und Phosphat frei (27.35 ± 1.76 µM Calcium/mg Zement; 0.478 ± 0.034 mM Phosphat/mg Zement). Eine Vorbehandlung der Ca-P Zement Plättchen mit PBS für 24 h erhöhte den pH-Wert auf 6.6 (eine anschließende 3-tägige Inkubation mit Zellkulturmedium auf den physiologischen pH von 7.4) und reduzierte die Calcium und Phosphat Freisetzung stark (8.49 ± 1.62 µM Calcium/mg Zement, 3.2-fache Reduktion; 0.079 ± 0.004, mM Phosphate/mg Zement, 6- fache Reduktion). Auf unbehandelten Ca-P Zement Plättchen wurden mit Fluoresceindiacetat-Färbung keine vitalen Zellen nachgewiesen. Dagegen wurde auf PBS-behandelten Plättchen eine hohe Vitalität der Zellen gemessen. PBS-behandelte, BMP2-beladene Ca-P Zement Plättchen induzierten in den Indikator-Zelllinien konzentrationsabhängig die Bildung von alkalischer Phosphatase.

Die Bedingungen für eine Kultivierung von Indikator-Zelllinien auf injizierbarem Ca-P Zement wurden erfolgreich etabliert und sollen nun für die Analyse modifizierter Ca-P Zemente bzw. des Einflusses weiterer Wachstumsfaktoren genutzt werden.