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Fragestellung: Die Behandlung von Pseudarthrosen und großen Knochendefekten ist auch heute im klinischen Alltag eine große Herausforderung. Der therapeutische Goldstandard ist weiterhin die autologe Transplantation z.B. aus dem Beckenkamm des Patienten. Je nach größe des Defektes kann allerdings eine Auffüllung mit körpereigenem Material nicht gewährleistet werden. So kommen allogene, xenogene und alloplastische Knochenersatzmaterialien zum Einsatz. Das optimale Knochenersatzmaterial sollte entsprechend biokompatibel, osteoinduktiv, osteokonduktiv und resorbierbar sein. Hierzu wurden in dieser Studie neu entwickelte Calcium Bi- und Monophosphat Keramiken in vitro und in vivo auf diese Eigenschaften untersucht.

Methodik: Im Rahmen dieser Studie wurden 3 unterschiedliche Scaffolds mit verschiedenen Diphosphatanteilen untersucht (40%,33%,22%). Zunächst erfolgte die in vitro Besiedelung von CA-10-Scaffolds mit Osteoblasten und die Bestimmung der Morphologie im REM. Die anschließend durchgeführte tierexperimentelle Studie untersuchte die Biomkompatibilität, Osteokonduktivität, Osteoinduktivität und Biodegradation der Scaffolds, deren in vivo Eigenschaften vorher nicht bekannt waren. Die Versuche wurde an ausgewachsenen Mäusen (CD-1) durchgeführt. Die Osteoinduktivität wurde durch ektope Implantation der Scafflds in die Flankenmuskulatur der Maus (n=48) über einen Zeitraum von 4 bzw. 12 Wochen histologisch untersucht. Die Osteokonduktivität und Biodegradation wurden in einem etablierten Knochendefektmodell der Diaphyse des Femurs untersucht. Hierbei wurde das Scaffold in einen 2mm großen Defekt des Femurs implantiert und mittels MouseNail stabilisiert (n=144). Als Kontrollgruppe diente der Knochendefekt ohne Auffüllung des Defektes (n=24). Die Proben wurden nach 5,10 bzw. 25 Wochen Standzeit radiologisch (Röntgen und CT), biomechanisch und histologisch untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der hier vorgestellten Studie konnten in vitro und in vivo die Biokompatibilität und Osteoinduktivität der getesteten Scaffolds nachgewiesen werden. Die Scaffolds zeigten vor allem Unterschiede in der Osteokonduktivität, wobei Scaffolds mit einem Diphosphatanteil von 22% die höchste Rate aufwiesen.

Zusammenfassend zeigen die hier untersuchten Scaffolds eine Biokompatibilität und mäßige Osteokonduktivität, weshalb ein klinischer Einsatz, wie bei allen derzeit verfügbaren synthetischen Knochenersatzmaterialien kritisch überdacht werden sollte.