Evaluation der lumbalen Spondylodese mittels APC-behandelter Titanimplantate

Abstract

Prothesenlockerungen, insbesondere aseptische, sind ein bislang ungelöstes Problem in der modernen Endoprothetik. Die bisherige medizinisch- wissenschaftliche Forschung auf diesem Gebiet konnte eine verbesserte Osteointegration durch diverse unterschiedliche Oberflächenmodifikationen zeigen. Leider offenbaren alle bisherigen Modifikationsverfahren verschiedene Nachteile. Besonders die schwache Oberflächenstärke der Beschichtungen schränkt deren Verwendung massiv ein. Anodic-plasma-chemical (APC) Behandlung ermöglicht die Herstellung von Implantaten, bei denen Kalziumphosphat direkt in eine metallische Oberfläche inkorporiert ist. Durch diese Behandlung erhält man eine wesentlich bessere Oberflächenstärke als mit bisher verwendeten Modifikationsmethoden. Zusätzlich führt die bioaktive Metalloberfläche zu einer verbesserten Osteointegration. Da die gute Zytokompatibilität bereits durch in-vitro Versuche bestätigt worden ist wurde diese Studie mit der Zielsetzung durchgeführt, die Zytokompatibilität (wenig Osteolysen und wenig aseptische Entzündungsreaktion) in belasteter Umgebung in einem in-vivo Modell bei lumbaler Spondylodese nachzuweisen. Als Vergleichsmaterialien wurden ein herkömmliches Titanoxid- und ein mit dem Plasma-sprayed-Verfahren behandeltes Titanmaterial verwendet. Die Spondylodeseimplantate wurden in die Lendenwirbelsäulen von weiblichen Merino-Mix Schafen mit einer postoperativen Standzeit von sechs beziehungsweise zwölf Wochen implantiert (zwei Auswertungszeitpunkte). Osteoklasten als Marker für Osteolysen und Neovaskularisation als Marker für Entzündungsreaktionen wurden nach immunhistologischer Färbung quantitativ ausgewertet. Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den getesteten Oberflächen-modifikationen gefunden. Dieses Ergebnis führt zu der Schlussfolgerung, dass die APC behandelten Implantate eine mindestens ebenso gute Biokompatibilität haben, wie die verwendeten Vergleichsmaterialien. Der aktuellen Studienlage nach ermöglicht das APC-Verfahren eine bisher nicht gekannte bioaktive und dennoch starke Oberfläche in Verbindung mit einer in-vivo nachgewiesenen guten Biokompatibilität, bei vergleichsweise einfacher, schneller und kostengünstiger Herstellung. Aus diesen Gründen scheint das APC- Oberflächenmodifikationsverfahren großes Potenzial für die zukünftige Herstellung von metallischen Implantatmaterialien zu haben.

Implant failure is an unsolved problem by now. By modifying the implant surface a better oteointegration could be achieved, but still there are some limitations. Especially weak surface strength limits the usage. Anodic-plasma- chemical treatment allows incorporation of calcium-phosphate directly into the metallic surface which leads to enhanced surface strength. Because cytocompatibility has been shown already in-vitro we studied it in a loaded environment in an in-vivo sheep-spine-model. We compared APC to implants made of titaniumodixe an an implant modified by plasma-sprayed treatment. After 6 respectively 12 weeks post-operationem I examined osteolytic an inflammatory immunhistologically. I found no significant differences between the tested surfaces. This leads to the conclusion that APC-treated implants have the same cytocompatibility as the compared materials. But APC-treatment enables to produce a biocompatible surface of titanium-implants by a cheap and fast production of the surface. Conclusively APC-treatment seems to have a great potential for future metallic implants.