| Einleitung: Biodegradierbare Materialien wurden in der Medizin erstmals in Form resorbierbaren Nahtmaterials und kleiner Fixierungsutensilien eingesetzt. Derzeit ermöglicht eine große Auswahl an verschiedenen Materialien selbst komplexe Anwendungen unter großer Belastung. Die Vorzüge biodegradierbarer Materialien sind offensichtlich: eine Reduzierung von Sekundäreingriffen, die Vermeidung von Komplikationen konventioneller Implantate aus Metall und das Potential zur optimierten Anpassung an besondere Anwendungen wie etwa die operative Frakturversorgung in der Pädiatrie. Zum jetzigen Zeitpunkt lassen sich biodegradierbare Materialien in Polymere, keramische Werkstoffe und Metalle unterteilen, wobei Polymere aufgrund ihrer großen Vielfalt und dementsprechend unterschiedlichster chemischer und mechanischer Eigenschaften die vielseitigste Gruppe darstellen. Polyhydroxyalkanoate und Poly(3-Hydroxybutyrat) im Speziellen gehören dabei zu den vielversprechendsten polymerischen Materialien die heutzutage für medizinische Anwendungen verfügbar sind.
Methoden, Materialien und Versuchstiere: Es wurden drei Verbundstoffe auf der Basis von PHB, mit dem Schwermetall Zirkonium und dem abbaubaren Knochenersatzstoff Herafill® in unterschiedlichen Gewichtsanteilen, hergestellt und als zylindrische Pins mit einem Durchmesser von 1,6 mm und einer Länge von 8mm geformt. Diese Pins wurden 5 Wochen alten Sprague-Dawley Ratten transkortikal in beide Femora implantiert und ihre Oberfläche und ihr Volumen in vivo über einen Zeitraum von 9 Monaten mit einem Mikro Computertomographen (MikroCT) kontrolliert. Einige explantierte Pins wurden zu Validierungszwecken auch in einer ex vivo Konfiguration gescannt.
Resultate: Aufgrund von Problemen bei der 3D-Aufbereitung der in vivo MikroCT Scans konnten nur aus den ex vivo Scans valide messbare Daten gewonnen werden. Dennoch zeigten schon die in vivo Scans selbst nach 9 Monaten Verweildauer keine offensichtlichen Degradationsmerkmale, was durch die ex vivo Auswertungen nur bestätigt wurde. Tatsächliche waren sowohl Volumen als auch Oberfläche der Pins in Relation zu den prae implantationem errechneten Werten angestiegen und ein Abbauverhalten damit ausgeschlossen.
Diskussion: PHB selbst besitzt schon gute Eigenschaften für die Osteosynthese bei Kindern, diese können durch Techniken wie das Blenden mit anderen Materialien sogar noch verbessert werden. Jedoch müssen auch wichtige Faktoren berücksichtigt werden, so etwa die langsame Degradation, Sterilisierungsprobleme, die generelle Biokompatibilität und fibröse Enkapsulation der Implantate. Für die in vivo Bewertung von degradierbaren Implantaten hat sich das MikroCT als geeignet erwiesen, die verwendeten Verbundstoffe wiesen jedoch Dichteeigenschaften auf, die so eng an denen von Knochen liegen, dass eine sichere Unterscheidung zu umgebendem Gewebe in nicht gewährleistet werden konnte. Deswegen konnten nur Daten aus ex vivo Untersuchungen als valide Ergebnisse betrachtet werden. Darüber hinaus erschienen einige Implantate inhomogen im Sinne der Materialvermischung, was jedoch keinen Einfluss auf die Degradationseigenschaften hatte.
Conclusio: Die außergewöhnlich langsame Degradation aller drei Verbundstoffe kann den hohen Anforderungen der modern Osteosynthese an biodegradierbare Implantate im wachsenden Skelett nicht gerecht werden. Ohne eindeutigen Fortschritt in der Materialforschung und ohne Verbesserung des Degradationsverhaltens kann PHB also nicht für die Verwendung in der pädiatrischen Frakturversorgung empfohlen werden. |
