Entwicklung neuer biodegradabler Implantate

Zusammenfassung

Biodegradable Implantate haben den Vorteil, dass sie sich im Körper nach der Erfüllung ihrer Funktion auflösen. Die bei metallischen Implantaten oft notwendige Operation zur Metallentfernung entfällt daher. Zudem können resorbierbare Implantate durch den sukzessiven Verlust ihrer mechanischen Eigenschaften Heilungsprozesse dynamisieren. Die wichtigsten eingesetzten Materialien sind Polylactid, Polyglycolid und ihre Copolymere sowie Polydioxanon. Durch verschiedene Herstellungsprozesse konnten die mechanischen Eigenschaften der Implantate verbessert werden. Allerdings haben die Materialien weiterhin Nachteile im Bereich der Steifigkeit und der Kraftrelaxation, die ihre Anwendung nach wie vor auf relativ niedrig belastete Implantate beschränkt. Das Degradationsverhalten der Materialien kann durch die Herstellung von Copolymeren und über das Molekulargewicht gesteuert werden, wenn auch das Verhalten in vivo nicht exakt vorhersehbar ist, da es nicht nur von der Chemie und Größe des Implantats, sondern auch in erheblichem Maße vom Implantationsort beeinflusst wird. Die Biokompatibilität der heute verwendeten Polymere ist im Allgemeinen gut. Die Komplikationsraten sind bei den meisten Anwendungen sehr niedrig. Gelegentlich auftretende Osteolysen haben meist keine klinische Bedeutung. Die klinischen Anwendungen umfassen resorbierbare Stifte und Schrauben zur Refixation von Knochen- und Knochen-Knorpel-Fragmenten, Interferenzschrauben für die Kreuzbandchirurgie, resorbierbare Augmentationskordeln, Folien und Membranen für die Kieferchirurgie und vieles mehr. Künftige Entwicklungen liegen im Bereich des Tissue Engineering und Drug Release.

Abstract

The advantage of biodegradable implants is that they do degrade after they have fulfilled their function. Therefore, a second operation for removing metal implants is not necessary. Additionally, the healing process may be stimulated by the successive loss of the mechanical properties of the implant during degradation, corresponding with the increasing loading on the healing tissue. The most important materials are polylactide, polyglycolide and their copolymers, and polydioxanone. The mechanical properties of these polymers were improved by special fabrication techniques. Nevertheless, the materials have disadvantages relating to their stiffness and relaxation behavior. Therefore, their use has to be restricted to nearly unloaded situations. The degradation behavior of the materials can be controlled by the production of copolymers and by the molecular weight of the polymers. The degradation behavior cannot be predicted exactly in vivo, as it is influenced not only by the chemistry and the implant design but also by the localization of the implant in the tissue. In general, the biocompatibility of the polymers used today is good and the observed complication rate is very low. Osteolytic reactions, which can sometimes be observed, have no clinical consequences in most instances. The clinical applications comprise resorbable pins and screws for the fixation of small bony fragments, interference screws for the surgery of the anterior cruciate ligament, resorbable augmentation devices for ligaments and tendons, resorbable membranes for guided bone regeneration in maxillofacial surgery, and a lot more. Future developments are expected in the field of tissue engineering and drug release.