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Silikatisierte/silanisierte Implantatoberflächen zur optimierten hydrolysestabilen Verbundfestigkeit zwischen Knochenzement und Metall

Zementierte Hüft- und Knieendoprothetik

Surface pretreatment of endoprostheses by silica/silane to optimise the hydrolytic stability between bone cement and metal

Total hip and knee arthroplasty

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Der Orthopäde Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

Hintergrund

Die aseptische Lockerung von zementierten Hüft- und Knieendoprothesen ist ein aktuell ungelöstes Problem. Diesbezüglich ist unter anderem eine hydrolysestabile Verbundfestigkeit der Grenzschicht Metall/PMMA (Polymethylmethacrylat) von entscheidender prognostischer Bedeutung.

Material und Methodik

Mittels Silikatisierung/Silanisierung beschichtete Femurschaft- und Tibiaplateauendoprothesen wurden in „Kunstknochen“ zementiert implantiert und nach DIN-ISO-Norm belastet. Nach dynamischer Belastung erfolgte die auflicht- und fluoreszenzmikroskopische Grenzschicht- und Zementmantelanalyse. Unbeschichtete Endoprothesen dienten als Kontrollgruppen.

Ergebnisse

Die silikatisierten/silanisierten femoralen und tibialen Endoprothesen zeigten verglichen mit den unbeschichteten eine statistisch hoch signifikante Reduktion hinsichtlich Spalt- und Rissbildung in der Grenzschicht Metall/PMMA sowie im Zementmantel selbst.

Schlussfolgerung

Durch die silikatisierte/silanisierte Implantatoberflächenbeschichtung von zementierten Femurschaft- und Tibiaplateauendoprothesen kann ein hydrolytisches Debonding in der Grenzschicht Metall/PMMA mit konsekutiver Zementmantelzerrüttung vermieden werden. Dieses könnte eine längerfristige Stabilität des Metall-PMMA-Verbundes mit reduzierter mechanischer Lockerungsrate bewirken.

Abstract

Background

The aseptic loosening of cemented total hip and knee arthroplasties is still an unsolved problem. In this regard, the hydrolytic resistance in the metal-to-bone cement interface is of major importance.

Methods

Cemented pretreated femur stems and tibia components coated by means of a silica/silane interlayer system were dynamically loaded with the help of a hip and knee simulator similar to DIN ISO Norm. After loading, the components were microscopically analysed concerning both debonding in the metal-to-bone cement interface and cement mantle defects. These data were matched with uncoated components. Unloaded coated and uncoated femur and tibia components acted as controls.

Results

Compared with uncoated components, the pretreated and coated ones yielded a significant reduction in cement defects as well as of debonding in the metal-to-bone cement interface.

Conclusion

Using the silica/silane interlayer system for cemented femur and tibia components, hydrolytic debonding in the metal-to-bone cement interface with following cement mantle failure can be reduced. This could help increase the long-term stability of the metal-to-bone cement compound, with decreased aseptic loosening.

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Interessenkonflikt

Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Authors and Affiliations

  1. Orthopädische Klinik, Universitätsklinikum, Pauwelsstraße 30, 52074, Aachen, Deutschland

    T. Mumme, R. Müller-Rath, S. Gravius, S. Andereya & D.C. Wirtz

  2. Klinik für zahnärztliche Prothetik, Lehr- und Forschungsgebiet Werkstoffkunde, Universitätsklinikum RWTH, Aachen, Deutschland

    R. Marx

Authors
  1. T. Mumme
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  2. R. Marx
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  3. R. Müller-Rath
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  4. S. Gravius
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  5. S. Andereya
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  6. D.C. Wirtz
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Mumme, T., Marx, R., Müller-Rath, R. et al. Silikatisierte/silanisierte Implantatoberflächen zur optimierten hydrolysestabilen Verbundfestigkeit zwischen Knochenzement und Metall. Orthopäde 37, 240–250 (2008). https://doi.org/10.1007/s00132-008-1198-4

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