Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Evaluierung bioresorbierbarer Magnesium-basierter Implantate im wachsenden Kleintiermodell

Kurzfassung

Hintergrund: In der pädiatrischen Orthopädie und Traumatologie hat die Osteosynthese als Mittel der Wahl zur Behandlung von Frakturen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Zur Frakturstabilisierung werden Materialien wie Titan, Stahl und weitere metallische Legierungen verwendet. Zurzeit ist es noch üblich, dass die eingesetzten Implantate bei Kindern wieder entfernt werden um etwaige Wachstumsbeeinträchtigungen bzw. metallische Präzipitationen zu vermeiden. Dies bedeutet wiederum, dass die pädiatrischen Patienten eine zweite Narkose und einen zweiten Krankenhausaufenthalt auf sich nehmen müssen. Materialien aus Magnesium (Mg) bzw. Mg-Legierungen liefern vielversprechende neue Ansätze in der Implantatentwicklung. Diese Materialien weisen sowohl eine exzellente Biokompatibilität, als auch geeignete mechanische Eigenschaften auf, um als Implantat zur Stabilisierung von Frakturen des wachsenden Knochens verwendet zu werden. Ein weiterer Vorteil von Magnesium-Implantaten ist ihre Eigenschaft, sich nach einer gewissen Zeitspanne vollständig aufzulösen, wodurch keine weitere Operation zur Entfernung des Implantats notwendig ist.
In dieser Studie untersuchten wir das Verhalten einer Mg-basierten Legierung (synthetisiert mit Zink und Kalzium; ZX00) im Kleintiermodell über einen Zeitraum von 24 Wochen.
Methoden: Für die bilaterale, transkortikale Implantation der zylindrischen ZX00 Pins in die proximale Metaphyse der Tibia wurden sieben weibliche, 6 Wochen alte Sprague Dawley (SD) Ratten verwendet. Als Kontrolle dienten drei SD Ratten, welche sich einer Sham-Operation (Bohrloch ohne Pin) unterzogen. Direkt nach der Operation und 2, 6, 12, 15, 18 und 24 Wochen nach der Operation wurden Mikro-CT Bilder der eingesetzten Implantate angefertigt und dreidimensional rekonstruiert. Mittels dieser Mikro-CT Bilder wurden das Implantatvolumen und -oberfläche, sowie die Wasserstoffgasbildung mit der Software MIMICS, Version 22 evaluiert.
Resultate: Die Ergebnisse zeigten eine gute Osseointegration und eine homogene Degradation mit adäquatem Gasvolumen. Trotz Implantation in direkter Nähe zur Wachstumsfuge wurde das Längenwachstum der Knochen nicht beeinträchtigt, welches durch das „Mitwachsen“ der Stifte über den gesamten Zeitraum von 24 Wochen gezeigt werden konnte.
Konklusion: Die Mg-Legierung ZX00 weist eine homogene Degradationsrate, moderate Wasserstoffgasbildung und eine gute Osseointegration ohne Beeinträchtigung der Knochenneubildung auf. ZX00 besitzt vielversprechendes Potential für den Einsatz als bioresorbierbaren Werkstoff in der Frakturstabilisierung in der Kinder- und Jugendorthopädie und -traumatologie, jedoch sind weitere Studien zur Evaluierung der Zugfestigkeit und Stabilität der Mg-Legierung, insbesondere in den ersten 6 bis 12 Wochen nach Osteosynthese notwendig.

Schlagwörter

Magnesium, Implantate, Osteosynthese, Fraktur

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2021

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