Untersuchungen zu Biokompatibilität, Resorptionsverhalten und Knochenheilung nach Implantation poröser Knochenersatzmaterialien auf Basis von β-Tricalziumphosphat und DCP

Abstract

In dieser Studie wurden acht verschiedene Knochenersatzmaterialien aus β-Tricalziumphosphat und Monetit in einem Bohrlochmodell in die langen Röhrenknochen von Schafen implantiert. Für die Implantation lagen die Materialien als zylinderförmige poröse Blöcke oder als Granulat vor. Zusätzlich unterschieden sich die einzelnen Implantate bezüglich ihrer Mikroporosität, Korngröße und chemischen Zusammensetzung. Nach Ablauf der Beobachtungszeiträume von zwei, vier und acht Wochen wurden die Implantate, in dem sie umgebenden Knochengewebe, zurückgewonnen und auf ihre Biokompatibilität, Resorbierbarkeit und die induzierte Rate der Knochenneubildung untersucht. Die Auswertung erfolgte histologisch sowie histomorphometrisch. Alle Implantate waren biokompatibel, resorbierbar und führten zu guten Knochenneubildungsraten. Die β-TCP Implantate waren nach acht Wochen nahezu vollständig resorbiert und die Defekte waren teilweise bereits mit neuem Knochengewebe ausgefüllt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Erhöhung der Mikroporosität tendenziell die Implantatresorption beschleunigt und, dass auch die Korngröße die Resorptionsrate von Calziumorthophosphatkeramiken in vivo beeinflusst. Löslichkeitsunterschiede zwischen verschiedenen Werkstoffen konnten durch Variation der Makroporosität ausgeglichen werden.

Summary
Eight types of bone graft substitutes composed of β-Tricalciumphosphate and Monetite were implanted into drill hole defects in cancellous bone of sheep either as porous blocks or as β-TCP granules. The implants differed mainly in their form of application, microporosity, grain size and chemical composition. Biocompatibility, resorbability and bone formation of the samples were assessed after two, four and eight weeks. Histology and histomorphometry were chosen for sample analysis. All of the eight bioceramics were biocompatible, resorbable and generally induced adequate bone formation in the defects. After an eight week period, resorption of the implants was nearly complete and, depending on the implanted material, the drillholes were filled with new bone structures to different extends. Differences in resorption rates between particulary fast resorbable ceramics were bufferd in vivo and were therefore less evident then expected. An increase in microporosity accelerated implant resorption by trend, whereas the impact of grain size on the resorption rate was hardly detectable. Differences in the solubility behaviour between the raw materials were compensated by a variation of macroporosity.