Untersuchungen zur Biokompatibilität und Biomechanik eines beta-Tricalciumphosphat angereicherten Knochenklebstoffs

Seit 120 Jahren wurden in der osteologischen Forschung verschiedene natürliche und synthetische Stoffe auf ihre Eignung als Knochenklebstoffe hin untersucht. Keiner erreichte bis dato Marktreife. Die vorliegende, experimentelle Arbeit widmete sich der Analyse der biomechanischen Eigenschaften und der Biokompatibilität eines neuartigen, resorbierbaren Knochenklebstoffs. Bei diesem Material handelt es sich um ein polymerisiertes Methacrylat-modifiziertes Dianhydroglucitol-oligo-L-lactid unter homogener Beimengung eines phasenreinen beta- Tricalciumphosphats mit einer Partikelgröße von maximal 50 µm. Die Untersuchung der Klebstoffeigenschaften erfolgte mit den Methoden der Laborchemie, Biomechanik, Histomorphometrie, Transmissionselektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie. Im Rahmen der lichtmikroskopischen Untersuchungen kamen zur Analyse der zellulären Aktivität der verschiedenen am Knochenauf- und -abbau beteiligten Zelllinien konventionelle, enzym- und immunhistochemische Verfahren sowie die In situ Hybridisierung zum Einsatz. Die tierexperimentellen Untersuchungen wurden an 51 New Zealand White Rabbits und 50 Merinohausschafen durchgeführt. Für die biomechanischen Untersuchungen wurde ein Zylinderauszugsmodell der proximalen Tibia ausgewählt, die histologischen Untersuchungen erfolgten an Osteotomiespaltmodellen des distalen Femur (Kleintier) und der proximalen Tibia (Großtier), sowie einem Defektmodell des distalen Femur (Großtier). Anhalt für systemische, entzündliche und/oder toxische Nebenwirkungen der Anwendung ergab sich nicht. Die biomechanischen Untersuchungen zeigten am Knochenersatzmodell ein Erreichen der maximalen Klebefestigkeit 5 Minuten nach Applikation bei einer im Scherversuch durchschnittlichen Klebekraft von 125 N / cm². Immunhistologisch waren zu allen Untersuchungszeitpunkten Phagozytose- und Fusionsbereitschaft von mehrkernigen Makrophagen in der Klebstofumgebung supprimiert. In den ersten 6 Untersuchungsmonaten konnte histologisch keine signifikante Resorption des Adhäsivs beobachtet werden. Ab dem 12. Monat kam es elektronen- und lichtmikroskopisch nachweisbaren Veränderungen der Klebstoffdarstellung mit zunehmender Fragmentierung der Polylactid-Matrix, die im Großtierversuch letztendlich nach 18 und 24 Monaten von makroskopisch erkennbaren Knochennekrosen begleitet wurden.