| Einleitung: Der Trend der Knochenbruchversorgung im Kindesalter geht in den letzten Jahren stark in Richtung einer operativen Versorgung. Die aktuell verwendeten Nägel, Drähte, Schrauben und Platten bestehen überwiegend aus hoch korrosionsbeständigen Materialien. Diese Tatsache bringt die Notwendigkeit einer Reoperation zur Entfernung dieser nicht abbaubaren Teile, sowie alle mit der Operation einhergehenden Begleiterscheinungen, mit sich. Um nun eine zweite Intervention zu vermeiden wird weltweit intensiv an biologisch abbaubaren Materialien geforscht. In dieser Studie wurden die zwei verschieden zusammengesetzten biodegradierbaren Magnesiumlegierungen ZX50 und WZ21 in vitro auf ihre knocheninduzierende Wirkung sowie auf ihre Zytokompatibilität hin untersucht. Da das geplante Anwendungsgebiet dieser beiden Legierungen der noch im Wachstum befindliche kindliche Knochen sein soll, wurden alle Versuche sowohl an einer Osteoblastenzelllinie als auch an humanen Epiphysenfugenzellen durchgeführt.
Methodik: Zur Bestimmung der Osteoinduktivität wurden die beiden Zellarten, mit zuvor hergestellten Eluaten der beiden Implantate, inkubiert. Nach einer festgelegten Einwirkzeit von 48 Stunden wurde aus den Zellen mRNA isoliert und diese in cDNA umgeschrieben. Anschließend erfolgte mit Hilfe des Verfahrens der qRT-PCR die Untersuchung veränderter Level osteoinduktiver Marker im Vergleich zu unbehandelten, respektive mit SBF behandelten Zellen. Die hierbei untersuchten Marker waren alkalische Phosphatase und Osteocalcin. Als housekeeping-Gen wurde GAPDH verwendet. Zur Beurteilung der Zytokompatibilität wurden MTT und neutral rot Tests auf Basis von stofflicher Konversion beziehungsweise Farbaufnahme durchgeführt. Die Messung der optischen Dichte erfolgte mit einem Spectrometer bei einer Wellenlänge von 550 nm. Vergleichend wurde die optische Dichte SBF behandelter beziehungsweise unbehandelter Zellen herangezogen.
Ergebnisse: Die Level beider osteoinduktiver Marker zeigten, nach 48 stündiger Inkubation mit dem ZX50-Eluat, bei beiden Zellarten eine Erhöhung. Das WZ21-Eluat bewirkte nur bei den humanen Wachstumsfugenzellen eine gesteigerte Expression der alkalischen Phosphatase und des Osteocalcins. Die Genexpressionslevel wurden immer in Relation zu unbehandelten, beziehungsweise SBF behandelten Zellen gesetzt. In der Zytokompatibilitäts-prüfung ergab die Beimischung des WZ21-Eluates bei beiden Zellarten weder eine signifikante Reduktion der Viabilität noch der metabolischen Aktivität. Bezüglich der Wachstumsfugenzellen zeigte sich eine deutlich höhere Sensibilität gegenüber dem ZX50-Eluat verglichen mit der Osteoblastenzelllinie. Die Zelllinie zeigte erst ab einer Konzentration von 20 Volumsprozent einen Abfall der beiden Zytokompatibilitätsparameter.
Diskussion: Generell können beide Magnesiumlegierungen als zytokompatibel sowie osteoinduktiv erachtet werden. ZX50 zeigte etwas schlechtere Werte, welche möglicherweise durch die schnellere Degradierung und den damit verbundenen relativ starken pH-Wertanstieg zu erklären sind. |
