Infektionen von Endoprothesen sind auch heute noch, obgleich aufgrund aktueller Hygienestandards seltener, eine schwerwiegende Komplikation. Die Folgen können risikoreiche Revisionsoperationen bis hin zum kompletten Prothesenverlust sein. Um die Gefahr bakterieller Protheseninfektionen zu minimieren, rückten unter anderem Oberflächenbeschichtungen mit antimikrobieller Wirkung in den Fokus der Forscher. Eine Kombination aus dem antimikrobiell wirksamen Metall Silber und dem die Härte verbessernden Stickstoff – als TiAgN – Beschichtung – zeigte bereits gute in vitro Ergebnisse (Moseke et al. 2011).
Auf Grundlage dieser positiven in vitro Studie wurde die TiAgN – Beschichtung in der hier vorliegenden Arbeit in vivo im Tiermodell untersucht. Ziel der Studie war es das Einwachsen TiAgN – beschichteter Titanimplantate im Kaninchenknochen mit unbeschichteten Titanimplantaten zu vergleichen. Hierzu wurden bei insgesamt drei Kaninchen jeweils zwei TiAgN – beschichtete Proben und eine unbeschichtete Kontrolle in beide Femora implantiert. Der Einheilzeitraum betrug drei Monate.
Nach der Entnahme der Femora wurde zunächst durch Röntgenaufnahmen die genaue Lage der Implantate festgesellt. Nach der Anfertigung von Dünnschliffen nach Donath und der Trichrom – Färbung nach Masson – Goldner wurden für die histologische Auswertung lichtmikroskopische Bilder in 40 – facher Vergrößerung angefertigt. Um den gesamten Umfang der Implantatanschnitte vermessen zu können, wurden die aufgenommen Einzelbilder zu den ursprünglichen Gesamtbildern zusammengesetzt. Die Vermessung der Implantatumfänge erfolgte hinsichtlich der Untersuchungsparameter Knochen – Implantat – Kontakt (KIK), nicht mineralisierter Knochen (Osteoid), Bindegewebe und Spalten – Implantatoberflächenbereiche an denen kein Gewebe angewachsen ist. Für die drei beobachteten Kaninchen ergab sich für die TiAgN – beschichteten Probeimplantate ein KIK von 94,87 %, ein Osteoidanteil am KIK von 45,15 % und ein Spaltanteil von 2,82 % verglichen mit den unbeschichteten Kontrollen von 97,31 % für den KIK, 60,12 % für den Osteoid – sowie 2,69 % für den Spaltanteil. Somit zeigt sich für TiAgN – beschichtete Titanimplantate kein signifikant schlechteres Einwachsen im Vergleich zu unbeschichteten Titanimplantaten.
Ausgehend von der guten antimikrobiellen Wirksamkeit und Zytokompatibilität in vitro (Moseke et al. 2011) sowie der guten Osseointegration in vivo präsentiert sich diese Beschichtung sehr vielversprechend. Dennoch sind weitere Untersuchungen erforderlich, wie beispielsweise die Überprüfung der Haftfestigkeit zwischen Beschichtung und Implantat sowie die antimikrobielle Wirksamkeit in vivo. Ergeben sich für diese Beschichtung weiterhin gute Ergebnisse, kann eine Studie am Menschen in Erwägung gezogen werden. / Even today, infections of endoprostheses are still a serious complication, although less frequent due to current hygiene standards. The consequences can be risky revision operations or even the complete loss of the prosthesis. In order to minimise the risk of bacterial prosthesis infections, researchers have focused on surface coatings with antimicrobial effects. A combination of the antimicrobially effective metal silver and nitrogen, which improves hardness - as TiAgN coating - has already shown good in vitro results (Moseke et al. 2011).
On the basis of this positive in vitro study, the TiAgN coating in this paper was investigated in vivo in an animal model. The aim of the study was to compare the ingrowth of TiAgN coated titanium implants in rabbit bone with uncoated titanium implants. Two TiAgN-coated samples and one uncoated control were implanted in both femora of three rabbits. The healing period was three months.
After removal of the femora, the exact position of the implants was determined by x-rays. After the preparation of thin sections according to Donath and the trichrome staining according to Masson-Goldner, light microscopic images were taken at 40x magnification for histological evaluation. In order to be able to measure the entire circumference of the implant incisions, the individual images taken were combined to form the original overall images. The measurement of the implant circumferences was carried out with regard to the examination parameters bone-implant contact (BIC), non-mineralized bone (osteoid), connective tissue and clefts - implant surface areas on which no tissue has grown.For the three observed rabbits, the TiAgN-coated sample implants showed a KIK of 94.87 %, an osteoid content of 45.15 % at the KIK and a gap content of 2.82 % compared to the uncoated controls of 97.31 % for the KIK, 60.12 % for the osteoid and 2.69 % for the gap content. Thus, TiAgN - coated titanium implants do not show significantly worse ingrowth compared to uncoated titanium implants.
Based on the good antimicrobial efficacy and cytocompatibility in vitro (Moseke et al. 2011) as well as the good osseointegration in vivo, this coating is very promising. Nevertheless, further investigations are necessary, such as testing the adhesion between coating and implant as well as the antimicrobial efficacy in vivo. If the results for this coating continue to be good, a study in humans may be considered.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:20741 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Meier, Nadine Karola |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_mit_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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