Intraindividueller Vergleich von α- und β-TCP-Keramik im Tierexperiment

Zusammenfassung

Im Links-rechts-Vergleich wurden bei ¶7 adulten Göttinger Miniaturschweinen proximale Tibiamarkraumdefekte kritischer Größe präpariert und links mit granulärer β-Trikalziumphosphat(TCP)-Keramik ad modum Cerasorb sowie rechts mit granulärer α-TCP-Keramik ad modum Biobase α pore aufgefüllt. Zeitgleich wurden zudem dentale Schraubenimplantate (ITI) in die jeweiligen Keramiken mit inseriert und im orthotop replantierten Kortikalisdeckel stabil fixiert. Bei 2 weiteren Tieren wurden Kontrolldefekte angelegt. Die Standzeiten reichten von 4–68 Wochen (Leerversuch: 16 und 20 Wochen). An unentkalkten Stufenschnitten wurden für die beiden Keramikspezifitäten Form und Ausmaß der Knochenregeneration, die Dynamik der Keramikdegradation sowie das Remodellationsverhalten der Knochen-Keramik-Regenerate im Zusammenhang mit der Osseointegration der Dentalimplantate histomorphologisch untersucht. Ergebnisse: 1. Beide Keramikspezifitäten wirken ausschließlich osteokonduktiv, wobei die zentripetal orientierte angiogene Knochenregeneration aus den zirkulären Defektlagerrändern erfolgt. 2. Die Keramikdegradation erfolgt hydrolytisch sowie zellulär, wobei der definitive Abbau der intratrabekulär integrierten Keramikreste dem dynamischen Remodellationsprozess unterliegt. 3. Nach 68 Wochen sind annähernd 80–90% der etwas größer dimensionierten α-TCP-Granula und etwa 90–95% der β-TCP-Granula abgebaut. Im Markraum sind zu dieser Zeit allerdings besonders bei der α-TCP-Modifikation noch Mikrokeramikpartikel in freier Form sowie in mehrkernigen Makrophagen nachweisbar. 4. Die programmierte Degradation beider TCP-Keramiken gewährleistet eine frühzeitige funktionelle Adaptation der Knochenregenerate und ermöglicht somit eine verzögerungsfreie biofunktionelle, anisotrope Orientierung der Neotrabekel. 5. Wegen einer initial gesteigerten Makrophagenakkumulation sollten Dentalimplantate zweizeitig, d. h. nach fortgeschrittenem Abbau der Keramiken (etwa 5–6 Monate nach TCP-Implantation) inseriert werden.

Abstract

In the quest for bioinert adaptable alloplastic materials, TCP ceramics have gained a new application in craniofacial bone substitutes. Therefore, a histomorphological, intraindividual, comparative study was conducted on seven adult Goettingen miniature pigs (GMP) to analyze the difference of the degradation and remodelling processes of α-TCP and β-TCP in critical size defects of the proximal tibiae. In addition, primary insertion of dental implants followed to study osseous integration. The critical size defects, which were created in the proximal tibiae in GMPs, were filled on the left side with β-TCP and on the right side with α-TCP. Two GMPs were used as control group. After 4–68 weeks of investigation, the GMPs were sacrificed by narcosis. The histological investigation showed that these ceramics have an osteoconductive effect. It was noted that ossification proceeds centripetally. It could be demonstrated that the degradation of the materials follows a hydrolytical process and that the intratrabecular integrated ceramic remnants follow a dynamic remodelling process. Within 68 weeks after implantation, 90% of the TCP granulae were degraded. Macrophages were found in the marrow space, containing microparticles of TCP, especially after α-TCP implantation. In conclusion, defined degradation of these ceramics allows early functional bone regeneration with an additional undisturbed biofunctional unisotrop orientation of new trabeculae. Furthermore, dental implants should be inserted 5–6 months after TCP implantation.