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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014)

28.10. - 31.10.2014, Berlin

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Implantatoberflächen mit antibakteriellen als auch wundheilungsfördernden Eigenschaften

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  • presenting/speaker Cornelia Prinz - DOT GmbH, Rostock, Germany
  • Udo Meyer - BIOSERV GmbH, Rostock, Germany
  • Jürgen Weber - Ästhetikklinik/Akademie, Rostock, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocWI59-979

doi: 10.3205/14dkou433, urn:nbn:de:0183-14dkou4331

Published: October 13, 2014

© 2014 Prinz et al.
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Fragestellung: Mit der vorliegenden Studie sollten die antimikrobielle Wirkung als auch wundheilungsfördernde Eigenschaften von kupferbeschichteten Titanimplantaten (K-Draht) untersucht werden [1], [2], [3].

Methodik: Für die Studie wurden Titanimplantate (K-Draht) plasmaelektrochemisch oxidiert und nachfolgend galvanisch mit Kupfer beschichtet. Zur mechanischen Verfestigung und Glättung der Oberfläche wurde die so entstandene Titanoxid/Kupferschicht abschließend glaskugelgestrahlt. Als Beschichtungsparameter wurde eine Flächenbelegung von 1,0 µg Kupfer / mm2 festgelegt.

Als Versuchstiere wurden Kaninchen verwendet, sie wurden in 4 Gruppen eingeteilt. Gruppe 1 und 3 dienten als Kontrollgruppen und wurden nicht mit Kupfer beschichtet. Die Gruppen 3 und 4 wurden zusätzlich mit 100 µl Bakteriensuspension (s. aureus) der Konzentration: 107 KBE/ml inokuliert. Der rechte Femur wurde frakturiert und durch die Einführung eines K-Drahtes stabilisiert. Nach 28 Tagen post OP wurden die Implantate unter sterilen Bedingungen entnommen. Zur Prüfung der antibakteriellen Wirksamkeit wurden die Implantate nach der Entnahme in je 10 ml Thioglycolatbouillon aufgenommen. Alle Ansätze wurden 24 h bei 30°C inkubiert und auf Agar in verschiedenen Verdünnungsstufen ausgestrichen. Die Auszählung erfolgte nach 48 h Inkubation bei 30°C. Die Evaluation der wundheilungsfördernden Eigenschaften erfolgte histologisch als auch radiologisch durch die Messung des Callus-Index [4].

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Als Infektion wurde bewertet, wenn auf dem Implantat Bakterien nachgewiesen wurden. Alle Tiere der Kontrollgruppe (unbeschichtet) wiesen 28 Tage post OP eine lokale Infektion auf. Bei allen Gruppen die mit Kupfer beschichtet wurden konnten keine Bakterien nachgewiesen werden. Es konnte also festgestellt werden, dass Kupferkonzentrationen von 1µg/mm2 antibakteriell wirken. Zusätzlich wurde bei den Titan/Kupfer Implantaten ein höherer Callus-Index gemessen, dies könnte ein Hinweis auf wundheilungsfördernde Eigenschaften von Kupfer sein.

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Literatur

1.
Prinz C, Neumann HG. Antibacterial Titanium/Calcium Phosphate Implant Surfaces. Key Engineering Materials KEM. 2009;396-398:299-302. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.396-398.299 External link
2.
Alt V, Bitschnau A, Osterling J, Sewing A, Meyer C, Kraus R, Meissner SA, Wenisch S, Domann E, Schnettler R. The effects of combined gentamicin-hydroxyapatite coating for cementless joint prostheses on the reduction of infection rates in a rabbit infection prophylaxis model. Biomaterials. 2006 Sep;27(26):4627-34.
3.
Borkow G, Okon-Levy N, Gabbay J. Copper Oxide Impregnated Wound Dressing: Biocidal and Safety Studies. Wounds. 2010;22(12):301-10.
4.
Eastaugh-Waring SJ, Joslin CC, Hardy JR, Cunningham JL. Quantification of fracture healing from radiographs using the maximum callus index. Clin Orthop Relat Res. 2009 Aug;467(8):1986-91. DOI: 10.1007/s11999-009-0775-0 External link