Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine MgF2-Beschichtung von Implantaten einer bereits in vivo geprüften MgCa0,8-Legierung hinsichtlich ihrer Biokompatibilität und ihrer Auswirkung auf die Degradationsgeschwindigkeit im Kaninchenmodell über einen Zeitraum von drei und sechs Monaten zu testen. Ein weiteres Ziel war es, den Degradationsverlauf sowie die Biokompatibilität von zwei ebenfalls bereits über drei und sechs Monate in vivo geprüften Magnesiumlegierungen MgCa0,8 und LAE442 über einen längeren Zeitraum von neun und 12 Monaten zu untersuchen, da die Implantate aus diesen Legierungen nach sechsmonatiger Implantationszeit noch nicht vollständig degradiert waren (KRAUSE 2008).
Hierfür wurden MgF-Implantate und unbeschichtete MgCa0,8-Implantate sowie LAE442-Implantate intramedullär in die Tibiadiaphysen von Kaninchen implantiert.
Die Untersuchungen zur Biokompatibilität und Degradation erfolgten in Anlehnung an die Untersuchungen von KRAUSE (2008), um die Ergebnisse miteinander vergleichen zu können. Die Biokompatibilität wurde anhand klinischer und röntgenologischer Untersuchungen sowie durch Beurteilung µ-computertomographischer Aufnahmen und histologischer Trenndünnschliffe geprüft.
Die Beurteilung der Implantatdegradation erfolgte röntgenologisch, stereomikroskopisch, durch Gewichts- bzw. Volumenbestimmung, µ-computertomographisch sowie rasterelektronenmikroskopisch. Die mechanischen Eigenschaften der Implantate wurden im Dreipunktbiegeversuch geprüft.
Ergebnisse zur Untersuchung der Biokompatibilität
Die mit Magnesiumfluorid beschichteten MgCa0,8-Implantate der vorliegenden Arbeit wurden von den Kaninchen sehr gut vertragen. Analog zu den Ergebnissen der in vivo Tests mit unbeschichteten MgCa0,8-Implantaten, die ebenfalls für drei und sechs Monate in die Tibiamarkhöhlen implantiert worden waren (KRAUSE 2008), waren weder Lahmheiten noch Schmerzen feststellbar. Somit hatte die MgF2 -Beschichtung keinen negativen Einfluss auf die klinische Verträglichkeit von MgCa0,8-Implantaten.
Auch während Implantationszeiten von neun und 12 Monaten wurde die Legierung MgCa0,8 sehr gut vertragen.
Bei der Legierung LAE442 wurden in der vorliegenden Arbeit deutliche Unterschiede zwischen beiden Langzeitgruppen im Hinblick auf die klinische Verträglichkeit festgestellt. Während die LAE442-Implantate der Zwölfmonatsgruppe, analog zu den Untersuchungen von KRAUSE (2008), sehr gut vertragen wurden, traten in der Neunmonatsgruppe bei zwei Kaninchen (drei Tibiae) intermittierende Lahmheiten auf. Bei Palpation der Tibiae konnten diaphysäre Verdickungen festgestellt werden, wobei die Tiere im Verlauf der Untersuchung keine Schmerzreaktionen zeigten. In den radiologischen Verlaufskontrollen wurden bei zwei der drei Tibiae periostale Zubildungen sowie eine Reduktion der Kompakta im endostalen Bereich beobachtet.
Histologische Untersuchungen zeigten stark veränderte Knochenstrukturen in Verbindung mit zahlreichen, großen Knochenkavitäten. Die Lahmheiten dürften somit in engem Zusammenhang mit den festgestellten Knochenveränderungen stehen.
In diversen in vivo Studien wurde über die Gasbildung im Rahmen des Abbaus von Magnesiumimplantaten berichtet (LAMBOTTE 1932; MCBRIDE 1938; TROITSKII 1944; SWITZER 2005; WITTE et al. 2005; LI 2008; VON DER HÖH 2008). Im Gegensatz dazu konnte bei den MgF-Implantaten der vorliegenden Studie in Übereinstimmung mit den Untersuchungen der unbeschichteten MgCa0,8-Implantate (KRAUSE 2008) keine deutliche Gasbildung festgestellt werden. Die in dieser Arbeit eingesetzte Legierung MgCa0,8 wurde in früheren Untersuchungen sowohl in der Kaninchentibia (KRAUSE 2008), als auch im Kaninchenfemur (VON DER HÖH 2008) getestet und lieferte bezüglich des Auftretens von Gas unterschiedliche Ergebnisse.
Während KRAUSE (2008) sowohl klinisch als auch röntgenologisch keine deutliche Gasbildung feststellen konnte, berichtete VON DER HÖH (2008) über geringe Gasmengen, die vom Körper ohne nachteilige Auswirkungen auf den Organismus resorbiert wurden. In der vorliegenden Arbeit konnte auch nach längeren Implantationszeiten von neun und 12 Monaten keine deutliche Gasbildung bei den MgCa0,8-Implantaten nachgewiesen werden. Die LAE442-Gruppen der eigenen Studie zeigten auch bezüglich der Gasentwicklung ein unterschiedliches Ergebnis.
Während bei der LAE-Zwölfmonatsgruppe analog zu den kürzeren
Implantationszeiten bei KRAUSE (2008) keine Gasbildung zu beobachten war, konnten im Rahmen der radiologischen Verlaufskontrollen bei drei Tibiae der Neunmonatsgruppe Gasblasen festgestellt werden. Frühere Arbeiten berichteten, dass eine schnelle Auflösung von Magnesiumlegierungen in vivo zu einer größeren Freisetzung von Gas führte (SWITZER 2005; WITTE et al. 2005; VON DER HÖH 2008). Dieser Zusammenhang kann hier bestätigt werden, da die LAE442-Implantate der Neunmonatsgruppe im Vergleich zu der Drei-, Sechs-, (KRAUSE 2008) und Zwölfmonatsgruppe deutlich schneller degradierten.
In der Arbeit von KRAUSE (2008) konnten im Rahmen der radiologischen Untersuchungen unruhig strukturierte periimplantäre Aufhellungen festgestellt werden, deren Auftreten mit einer eventuellen Gasbildung in Zusammenhang gebracht wurde. Diese Beobachtung trat ausschließlich bei den untersuchten Magnesiumlegierungen und nicht bei den konventionellen Materialien Titan und PLA auf. Auch in den eigenen Untersuchungen waren bei den radiologischen Kontrollen der Tibiae mit den MgF-Implantaten periimplantäre Aufhellungen in der Markhöhle erkennbar. Die Veränderungen waren analog zu KRAUSE (2008) erst nach einigen Wochen bei fortgeschrittener Degradation der Implantate nachweisbar. Auch LI et al.
(2008) berichteten über intramedulläre „Gasschatten“, die nur innerhalb des ersten Monats auftraten. Da die von LI (2008) verwendeten Schrauben innerhalb des ersten Monats sehr stark korrodierten, waren die Veränderungen bereits in diesem Zeitraum erkennbar.
Die periimplantären Aufhellungen der vorliegenden Arbeit traten zum Teil temporär auf. Möglicherweise erfolgte die Korrosion in kleinen, unregelmäßigen Schüben, die eine unterschiedliche Menge an Wasserstoff in die Markhöhle freisetzten.
Auch in den Langzeitgruppen der eigenen Arbeit konnten, im Gegensatz zu den Leertibiae und der Leerbohrung, radiologisch periimplantäre Aufhellungen festgestellt werden. Sie waren bei allen Gruppen ab der 8.-10. Woche zu beobachten. Während sie bei den MgCa0,8-Gruppen und der LAE-Neunmonatsgruppe insbesondere ab der 20. Woche bis zum Ende der Versuchszeit auftraten, zeigten sie sich bei der LAE-Zwölfmonatsgruppe am häufigsten zwischen 26. und 28. Woche. Im weiteren Verlauf