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Neuartiges Knochenaufbaumaterial auf Kalziumphosphatbasis

Erste In-vivo-Langzeitergebnisse

Novel calcium phosphate formula for filling bone defects

Initial in vivo long-term results

  • Originalien
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Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Alle bisher angebotenen synthetischen Knochenersatzmaterialien auf Hydroxylapatit(HA)- und β-Trikalziumphosphat(TCP)-Basis werden im Sinterverfahren bei Temperaturen von 1100–1500°C produziert. 2 innovativ im Sol-Gel-Verfahren bei 200°C hergestellte Knochenaufbaumaterialien auf Kalziumphosphatbasis mit Siliziumoxid (SiO2) weisen aufgrund des Herstellungsunterschieds neuartige Materialeigenschaften auf und wurden als Adjuvans im Langzeittierversuch getestet. Es sollte geklärt werden, in welchem Umfang diese im Niedertemperaturbereich hergestellten Knochenaufbaumaterialien die Osteogenese in Critical-size-Defekten stimulieren und welches Resorptionsverhalten sie aufweisen.

Material und Methode

Bei 18 adulten Göttinger Minischweinen wurden im Bereich der anterioren Mandibula perforierende Critical-size-Defekte (>5 cm3) gesetzt. In Gruppe I (n=6) wurden diese mit einer biphasischen (60% HA und 40% βTCP), in Gruppe II (n=6) mit einer monophasischen Variante (100% HA) des neuartigen Knochenaufbaumaterials aufgefüllt. Gruppe III (n=6) bildete die Leerkontrolle. Nach 8 Monaten wurde die Defektregion klinisch und histologisch/morphometrisch untersucht. Die statistische Evaluation erfolgte mittels Varianzanalyse für Mehrfachvergleiche.

Ergebnisse

In beiden Versuchsgruppen waren klinisch eine vollständige Reossifikation der Defekte sowie ein hoher Biodegradationsgrad der Testmaterialien zu beobachten. In Gruppe II (reines HA) waren nach 8 Monaten 98,7% des Biomaterials resorbiert. Dieser Wert lag in Gruppe I (HA und βTCP) mit 93,7% etwas niedriger, wobei die Gruppendifferenz statistisch nicht signifikant war (p=0,483). Beide Knochenaufbaumaterialien stimulieren die Knochenneubildung deutlich. Die Defekte waren nach 8 Monaten zu mehr als 93% mit Knochen aufgefüllt. In der Kontrollgruppe lag die knöcherne Durchbaurate der Defekte bei 48,4%. Dieser Unterschied war statistisch hoch signifikant (p<0,001).

Schlussfolgerung

Im Sol-Gel-Verfahren bei 200°C hergestellte Knochenaufbaumaterialien auf Kalziumphosphatbasis weisen in vivo neben einer sehr guten Osteokonduktivität ein verbessertes Resorptionsverhalten gegenüber herkömmlichen Biokeramiken auf. Sie erscheinen daher für die Therapie knöcherner Defekte beim Menschen geeignet.

Abstract

Background

Up to now hydroxyapatite (HA) and β-tricalciumphosphate (β-TCP) ceramics have been routinely sintered at temperatures between 1100° and 1500°C. Our new calcium ceramic is fabricated by a sol-gel process at 200°C. The aim of this investigation was to test the biodegradation of and the induction of bone formation by this material.

Material and methods

Eighteen 1-year-old Goettingen minipigs were divided into three groups. Critical size defects (>5 cm3) in the mandible were treated differently in all three animals (group 1: filling with 40% β-TCP plus 60% HA, group 2: pure HA was applied, group 3 served as controls: only gelatinous material was given). Macroscopic and microscopic investigations of the former defects were made 8 months postoperatively.

Results

In groups 1 and 2 biodegradation of more than 93% of the new calcium phosphate formula was found 8 months postoperatively and considered to be very good. No difference was observed between pure HA (group 2) and the combination of HA and β-TCP (group 1). In both groups complete bone formation was seen macroscopically in the former defects. In the control group only incomplete bone formation with 48.4% of the defect area was noted. This difference was significant (p<0.001).

Discussion

The new calcium phosphate formula made by a sol-gel method at 120°C seems to be suitable for filling bone defects and is of interest for orthopedic surgery, traumatology, craniomaxillofacial surgery, and dentistry.

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Abb. 1.
Abb. 2a,b.
Abb. 3a,b.
Abb. 4.
Abb. 5.

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Authors and Affiliations

  1. Klinik für Mund-, Kiefer- und plastische Gesichtschirurgie, Medizinische Fakultät, Universität Rostock

    K.-O. Henkel, W. Dietrich & V. Bienengräber

  2. Lehrstuhl Physik disperser Systeme, Fachbereich Physik der Mathematisch-Naturwissensschaftlichen Fakultät, Universität Rostock

    Th. Gerber

  3. Klinik für Mund-, Kiefer- und plastische Gesichtschirurgie, Medizinische Fakultät, Universität Rostock, Strempelstraße 13, 18057 , Rostock

    K.-O. Henkel

Authors
  1. K.-O. Henkel
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  2. Th. Gerber
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  3. W. Dietrich
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  4. V. Bienengräber
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Henkel, KO., Gerber, T., Dietrich, W. et al. Neuartiges Knochenaufbaumaterial auf Kalziumphosphatbasis. Mund Kiefer GesichtsChir 8, 277–281 (2004). https://doi.org/10.1007/s10006-004-0561-9

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