Porosität

4. Graduelles Resorptions-Profil

Die Degradation eines CaPO-basierten Materials kann auf zwei Wegen erfolgen:

  1. Physiko-chemische Zersetzung der Oberfläche oder
  2. Desintegration des Materials in kleinere Partikel, die von Makrophagen und Osteoklasten phagozytiert werden können (JENSEN et al., 2007; LeGEROS et al., 2003; YAMADA et al., 1997; EGGLI et al., 1988).

Bei bi-phasischen CaPO-Keramiken ist die Anheftung von Osteoblasten und Osteoklasten sowie Monozyten an die Materialoberfläche stark abhängig vom ß-TCP Anteil des Materials. Ein steigender prozentualer Anteil von ß-TCP führt zu einer Reduktion in der Anheftung vitaler Zellen (JENSEN et al., 2007; CURRAN et al., 2005; WANG et al., 2004; JOHN et al., 2003; RICE et al., 2003). Während HA als langfristig bioaktiv angesehen wird (KOLK et al., 2012; KAMITAKAHARA et al., 2008), hat ß-TCP eine hohe Affinität zu einer schnellen biologischen Degradierung (KOLK et al., 2012; JENSEN et al., 2007; JENSEN et al., 2006; BUSER et al., 1998).

In anspruchsvollen Defektmorphologien, wie lateralen oder vertikalen Atrophien des Alveolarkammes, bei denen die Knochenbildung nahezu ausschließlich von den Defektwänden ausgehend erfolgt, werden pure ß-TCP-basierte Materialien zu schnell resorbiert um eine geeignete Gerüst- und Stützfunktion für die Knochenbildung zu erfüllen (JENSEN et al., 2007; von ARX et al., 2001).

So wurde durch JENSEN et al. (2007) an Standarddefekten im Minischwein unter Verwendung drei verschiedener Materialien gezeigt, dass die Rate an neugebildetem Knochen für die verschiedenen Materialien einen zeitlich unterschiedlichen Verlauf nahm. Die Rate an neugebildetem Knochen bei Einsatz reinen ß-TCPs überstieg nach acht-wöchiger Heilung sogar die von autologen Knochentransplantaten. Dagegen steht die schnelle Resorption von ß-TCP und der Verlust der Raumsicherung in der regenerierenden Region (JENSEN et al., 2010, von ARX et al., 2001). Die Rate neugebildeten Knochens bei der Verwendung von HA war im Vergleich zu ß-TCP zu jedem Zeitpunkt in der Studie deutlich geringer, erschien jedoch über eine Heilungsphase von 52 Wochen nahezu stabil (JENSEN et al., 2009).

a) Neuer Knochen
b) Knochenbedeckte Oberfläche

Abb. 2: Anteil neu gebildeten Knochens (a) und Anteil der knochenbedeckten Oberfläche des Transplantatmaterials (b) in standardisierten Knochendefekten im Unterkiefer von Minischweinen. DBBM = deproteinierte bovine Knochenmatrix; 80/20, 60/40, 20/80 = verschiedene Verhältnisse von Hydroxylapatit zu ß-Tricalciumphosphat. Modifiziert nach Buser (2010) (Daten aus Jensen et al., 2010).

Die Zusammensetzung der Knochenersatzmaterialien kann demnach indirekt als ein erster Indikator für den zu erzielenden Grad der de novo Osteogenese an der Oberfläche des Knochenersatzmaterials heran gezogen werden.

Das Resorptionsprofil von BEGO OSS S ist charakterisiert durch die Zusammensetzung aus 60 % HA und 40 % ß-TCP, den Resorptionseigenschaften beider Materialien und dem Sinterungsverfahren während der Herstellung.

Für die ß-TCP-Phase von BEGO OSS S wird eine Resorption 3 bis 4 Monate nach Implantation erwartet, sie schafft Raum für den regenerierenden Knochen. Die HA-Komponente bietet eine langsam-resorbierende Gerüststruktur für den neugebildeten Knochen und wird durch physiologische Remodelling-Prozesse in Knochengewebe umgewandelt (Abb. 3).

In einer Studie mit einem in Zusammensetzung und Rauigkeit vergleichbaren Material wurde eine schnelle Regeneration lateraler Augmentate innerhalb von acht Wochen im Hundemodell gezeigt und eine deutliche Volumenstabilität der Augmentate nach 24 Wochen beobachtet (ROTHAMEL et al., 2009). In einer weiteren Studie wurde in der Kaninchen-Tibia die langsame Resorption und osteokonduktive Potenz des Materials bestätigt (CALVO-GUIRADO et al., 2012).

BEGO OSS S wird im Zuge der graduellen Resorption vollständig durch regeneriertes Knochengewebe ersetzt. Um eine minderbelastungsbedingte erneute Atrophie des regenerierten Knochens zu vermeiden, sollte das Knochenlager jedoch spätestens nach vollständiger Resorption von BEGO OSS S funktionell belastet werden.

Vitaler, vaskularisierter Knochen benachbart zu einem BEGO OSS S Partikel während des Remodelling-Prozesses.

Vitaler, vaskularisierter Knochen benachbart zu einem BEGO OSS S Partikel während des Remodelling-Prozesses.

Abb. 3
Gradueller Resorptionsprozess eines BEGO OSS S Partikels.
Freundlichst zur Verfügung gestellt von Prof. Dr. Dr. Daniel Rothamel