Zukunftsfähige medizinische Implantate

In vivo-Untersuchungen von Implantaten aus verschiedenen
Magnesiumlegierungen für den Einsatz im Knochen
Autoren: D. Rittershaus 1 , J. Reifenrath 1 , A. Meyer-Lindenberg 1
Einrichtung:
1
Klinik für Kleintiere - Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover, Bünteweg 9,
30559 Hannover
Abstract
Magnesiumlegierungen stehen im Fokus der Forschung für die biomedizinische
Anwendung als resorbierbare Implantate. Im Gegensatz zu konventionellen
resorbierbaren Implantaten haben Implantate aus bestimmten Magnesiumlegierungen
eine ausreichende Stabilität für die Anwendung im belasteten Knochen.
Magnesiumimplantate lösen im Gegensatz zu herkömmlichen Dauerimplantaten kein
Stress-Shielding aus und machen eine Entfernung von Implantaten überflüssig.
Mithilfe von in vitro-Untersuchungen verschiedener Legierungszusammensetzungen
auf Magnesiumbasis zur Bestimmung von Degradationsverhalten, Stabilität und
Zellbiokompatibilität werden geeignete Legierungen für den Einsatz im Tiermodell
bestimmt. Die in vivo-Testung erfolgt zunächst im Kleintiermodell Kaninchen unter
Verwendung einfacher Geometrien an orthotoper Lokalisation (Tibia) ohne
Belastung. Als in vivo-Untersuchungsmethoden haben, neben der klinischen und
röntgenologischen Untersuchung, insbesondere die in vivo-Microcomputertomographie
(MicroCT) und die intravitale Fluoreszenz-markierung große Bedeutung.
Anhand der in vivo-MicroCT lassen sich das Degradationsverhalten der Implantate
und Knochenumbauvorgänge gleichzeitig und während der Versuchsdauer sowohl
visuell als auch anhand von Berechnungen struktureller Parameter darstellen. Damit
wird die genaue Darstellung eines Degradations- und Knocheninteraktionsverlaufs
und eine Vorabeinschätzung der Implantateignung ermöglicht.
Die intravitale Fluoreszenzmarkierung und die fluoreszenzmikroskopische Auswertung
von so erzeugten Fluoreszenzbanden an Trenndünnschliffen des Knochen-
Implantat-Verbundes erlauben eine genaue Visualisierung und zeitliche Zuordnung
von detaillierten Knochenan- und -umbauvorgängen. Weiterhin ist mithilfe dieser
Methode die Berechnung von Knochenappositionsraten möglich.
Die Anwendung dieser optimierten in vivo-Untersuchungsmethoden bietet die
Möglichkeit einer individuellen Verlaufserfassung und macht damit wird die
Durchführung von wiederholten Studien über viele verschiedene Zeiträume
überflüssig. Dieses Vorgehen trägt somit nachhaltig dazu bei, Versuchstierzahlen zu
senken.
TP R6 Dr. med. vet. Dina Rittershaus