Immunologische Charakterisierung neuartiger Chitosan/Bioglas Beschichtungen für biodegradierbare Magnesiumimplantate

Abstract

Mit dem Ziel, die Anzahl der operativen Eingriffe so gering wie möglich zu halten, traten in den letzten Jahren biodegradierbare Implantate in den Vordergrund. Die Degradation der eingesetzten Materialien durch physiologische Prozesse des Organismus erübrigt einen zusätzlichen Eingriff zur Entfernung des Implantates. Die Vorteile der magnesiumbasierten Legierungen liegen in den vielfältigen essenziellen Funktionen, die das Element im Körper ausübt. Die Metabolisierung des Materials hängt im Wesentlichen von den immunologischen Prozessen und deren Hauptakteuren ab, den Leukozyten. Die korrosiven Prozesse der Mg-basierten Legierungen beeinflussen zum einen die Differenzierung der beteiligten Zellen, wie auch das periimplantäre Gewebe. Das Aufschlüsseln des immunologischen Profils während der Implantationsstudie, erlaubt die Prozesse, die über den Erfolg der Implantation entscheiden, besser zu verstehen und diese gezielt mit der Intention der Vermeidung der Implantationsabstoßung einzusetzen. In der vorliegenden Arbeit konnten Leukozytenprofile für das immunaktivierende Material Referenzmaterial-F (RM-F), sowie Magnesiumlegierungen (WE43) mit Anteilen an seltenen Erden und (potentiell korrosionsprotektiven) Beschichtungen aus Bioglas/Chitosan (BG) und Bioglas/Chitosan/Siliziumdioxid (BG-Si) erstellt werden. Die Ergebnisse zeigten einen Zusammenhang zwischen der Makrophagen-/Granulozytenpräsenz und der Fibrinproportion in der Implantatkapsel, sowie eine Korrelation der oben genannten Populationen und makroskopischen Merkmalen. Der Vergleich der Blutwerte bei der Explantation deutet auf systemische Veränderungen als Folge der Implantation des Referenzmaterials hin. Diese Werte können als Referenz einer starken Immunreaktion zur Testung von neuen Implantatmaterialien verwendet werden. Histologisch-makroskopische Merkmale, die eine Immunreaktion charakterisieren sind nur post mortem feststellbar und daher nicht für eine frühzeitige, nicht-invasive Analyse der Immunreaktion geeignet. Die Korrosionsmerkmale des WE43-Grundkörpers wurden nicht von den verwendeten Beschichtungen beeinflusst, wobei die Immunreaktion in eine proinflammatorisch/neutrale Richtung gelenkt wurde. Daher sind die oben genannten Beschichtungen als Korrosionsschutz für magnesiumbasierte Implantate nicht geeignet.