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Selected Publication:
Fischerauer, S.
In vivo Mikro-CT Untersuchung von bioresorbierbaren Magnesiumimplantaten - Evaluation im transkortikalen Rattenmodell
[ Diplomarbeit ] Medical University of Graz; 2010. pp. 55
[OPEN ACCESS]
FullText
- Authors Med Uni Graz:
- Fischerauer Stefan Franz
- Advisor:
- Kraus Tanja
- Weinberg Annelie-Martina
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- Abstract:
- Einleitung: Bioresorbierbare Materialien haben neue Möglichkeiten im Bereich der biomedizinischen Anwendungen erschlossen. Neben natürlichen oder synthetisch hergestellten Polymeren sind biodegradierbare Metalle kürzlich in den Interessensfokus getreten. Metallische Legierungen weisen eine größere mechanische Stabilität auf und führen seltener zu Entzündungsreaktionen als Polymere. Unter den biodegradierbaren Metallen wird vor allem Magnesium, aufgrund seiner interessanten Kombination aus mechanischen, elektrochemischen und biologischen Eigenschaften, als besonders vielversprechend angesehen. Neben dem Einsatz als angiologische Stents, sollte auch an eine Etablierung als osteosynthetisches Material gedacht werden. Eine Verwendung anstelle von permanenten Implantaten wie Titan oder Edelstahl, würde durch die Ersparnis einer zweiten Operation zur Implantatentferung, Kostenersparnisse und Patientenvorteile mit sich bringen. Besonders in der Kindertraumatologie, wo die intramedulläre Nagelung eine der häufigsten Methoden zur Knochenstabilisierung ist, wäre eine Etablierung revolutionär. Aus diesem Grund wurde in dieser Studie das kortikale und intramedulläre Degradationsverhalten von zwei unterschiedlichen Magnesiumlegierungen im lebenden Rattenmodell erforscht. Methodik: Dreiundzwanzig männliche Sprague-Dawley Ratten im Alter in drei Wochen wurden randomisiert auf 3 experimentelle Gruppen aufgeteilt. Ratten der Gruppe 1 erhielten Implantate aus einer Mg-Zn-Mn-Legierung (LV1; Durchmesser 1,6mm; Länge 8 mm). Nager der Gruppe 2 wurden mit Implantaten aus Mg-Y-Zn (WZ21; Durchmesser 1,6mm; Länge 8mm) implantiert und jene der Gruppe 3 erhielten das jeweils andere Implantat am zweiten Bein. Die Implantate wurden bilateral pressfit über einen transkortikalen Bohrkanal in der distalen Metaphyse appliziert. Die Femora wurden monatlich, über einen Zeitraum von 6 Monaten, mittels Mikro-Computertomographie bezüglich Wasserstoffgasbildung, Implantatkorrosion und Knochenreaktion beurteilt. Resultate: In fünf Ratten führte der gesetzte Bohrkanal zum Knochenbruch. Dreißig von 46 Implantaten (65,2%) verblieben in bikortikaler, 11 in monokortikalen Position und 5 dislozierten. LV1-Implantate zeigten einsetzende Korrosionen bereits am 7. Tag post-operativ, beginnend mit oberflächlichen Korrosionen an extraossären Pinteilen. Eine hohe Freisetzungsrate von Mg-Ionen während der ersten 4 Wochen führte zur verstärkten Knochenreaktion und massiven Bildung von Gasblasen intramedullär und extraossär. Nach 8 Wochen waren nur noch geringe Anteile an festen Bestandteilen des Implantats feststellbar. Nach 16 Wochen waren die letzen Korrosionsprodukte resorbiert und der Knochenzustand glich jenem eines normalen Knochens. Fünfundsechzig Prozent aller WZ21-Implantate zeigten keine Anzeichen einer Korrosion bis zur 12. Woche. Ab der 12. Woche waren Gasbildungen feststellbar, jedoch nie in großem Ausmaß. Nach 24 Wochen war die Korrosion intramedulläre Anteile oberflächlich bis weit fortgeschritten, während kortikal gelegene Anteile in 65% der Fälle noch keine Korrosion zeigten. Conclusio: Mg-Zn-Mn Legierungen (LV1) treten früh in den Korrosionsprozess ein und zeigen starke Gasproduktion innerhalb der ersten Wochen. Der Zusatz von Yttrium (WZ21) bewirkt eine verbesserte Korrosionsresistenz. WZ21- Implantate behalten ihre mechanische Stabilität über einen längeren Zeitraum und zeigen lediglich moderate Gasbildungen. Aus diesen Gründen ist WZ21 als osteosynthetisches Material besser geeignet als LV1 in seinem aktuellen Zustand. Des Weiteren ist ein besc ...