| Einleitung: Ziel dieser Studie war es, eine in vivo Untersuchung bezüglich der Korrosionskinetik und Reaktionen bei Koimplantation von dauerhaften Materialien wie Titan (Ti) und bioresorbierbarem Magnesium (Mg) durchzuführen, um folglich deren gegenseitigen Einfluss hinsichtlich Materialeigenschaften und Degradations-rate zu evaluieren und quantifizieren.
Die Anwendung von bioresorbierbarer Implantationsmaterialien konnte in den letzten Jahrzehnten sowohl in der pädiatrischen Chirurgie und Traumotologie als auch in der zahnmedizinischen Chirurgie und Implantologie an Interesse gewinnen. Zurückzuführen ist dies auf deren positiven Materialeigenschaften wie beispielsweise der hervorragenden Biokompatibilität und Osseointegration sowie deren guten mechanischen Eigenschaften. So kann es jedoch bei einer Koimplantation aufgrund des unterschiedlichen elektrochemischen Potenzials der Metalle und der daraus resultierenden Bildung einer galvanischen Zelle zur Beschleunigung der Degradationsgeschwindigkeit kommen. Jenes unbeständige und teils unvorhersehbare Korrosionsverhalten wird als limitierender Faktor für die Anwendung von bioresorbierbaren Mg als Alternative zu herkömmlichen Implantationsmaterialien diskutiert.
Material und Methoden: Im Rahmen eines chirurgischen Eingriffes kam es bei zwei Versuchsgruppen zu einer bilateralen transkortikalen Koimplantation von Pins (ø= 1.4 mm, h= 6 mm) aus einer Mg-basierten Metalllegierung (ZX00) und Ti-6Al-4V (Titan Grad 5) in die Tibiae der männlichen Versuchstiere, 24 Spraque-Dawley® (SD) Ratten, mit einem Abstand von 5 und 10 mm.
Der Kontrolle dienend, kam es bei zwei weiteren Gruppen von Versuchstieren zu einer Sham-Operation und somit zu einer Bohrung in den Knochen ohne Insertion eines Titanpins. Es wurden am Tag der Implantation sowie 4, 8 und 12 Wochen post implantationem mikro CT (µCT) Bilder der implantierten Pins angefertigt. Anschließend wurden diese durch die Verwendung der Bildverarbeitungssoftware MIMICS software, Version 23.0 als dreidimensionale Darstellungen rekonstruiert. Es folgte eine Quantifizierung des durch die Korrosion entstandenen Wasserstoffgases (H2) sowie die der Veränderungen der Implantatoberflächen und der Implantatvolumina.
Ebenso wurde eine qualitative histologische Evaluierung mittels Methylenblau und basischem Fuchsin durchgeführt. Zu verschiedenen Zeitpunkten (T 0, W 4, W 8 und W 12) wurde für dasselbe Material eine statistische Analyse mittels Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt.
Ergebnisse: Wir konnten eine moderate Wasserstoffgasentwicklung über den gesamten Versuchszeitraum von zwölf Wochen in all unseren Versuchsgruppen verzeichnen. Lediglich in der Gruppe mit der Distanz von 5 mm zwischen den ko-implantierten ZX00 sowie Ti Pins wiesen die Ergebnisse unserer µCT-Analysen eine geringgradig höhere H2 gas Produktion auf. Die von uns beobachtete initiale Zunahme des Implantatvolumens und der Oberfläche, konnte auf die Bildung der in der Literatur beschriebenen Korrosionsschicht auf den ZX00 Oberflächen zurückgeführt werden. Die Messungen des longitudinalen Knochenwachstums ergaben ebenfalls eine homogene Zunahme in allen Versuchsgruppen.
Konklusion: Die Ergebnisse unserer in vivo Studien zeigen keinen Einfluss von Ti auf die Degradation des bioresorbierbaren ZX00 durch die galvanische Korrosion bis zu 12 Wochen nach der Implantation. Ebenso konnte nachgewiesen werden, dass es zu keiner Beeinträchtigung des longitudinalen Knochenwachstum kam, was ZX00 zu einer vielversprechenden bioresorbierbaren Alternative im Bereich der pädiatrischen Chirurgie und Orthopädie.
Um das Abbauverhalten bis hin zur völligen Auflösung von ZX00-Stiften beurteilen zu können, müssen jedoch weitere In-vivo- und klinische Untersuchungen durchgeführt werden.
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