Untersuchung zur Biokompatibilität und Degradation von Platten-Schrauben-Kombinationen aus Magnesiumlegierungen im in vitro Knochenmodell sowie im Kaninchenmodell

Durch die Verwendung biodegradabler Osteosynthesesysteme nach Knochenfrakturen können eine Zweitoperation und die damit einhergehenden Risiken und Kosten vermieden werden. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, Platten-Schrauben-Systeme aus Magnesiumlegierungen in vitro zu testen und auf ihre Anwendbarkeit an lasttragenden Knochen in vivo zu überprüfen. Dafür wurden die Magnesium-legierungen LAE442 und La2 verwendet. Als Kontrolle dienten dabei Platten und Schrauben der gleichen Geometrie aus Stahl, die standardmäßig zur Fraktur-versorgung eingesetzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden das Korrosionsverhalten sowie die Biokompatibilität dieser Implantate untersucht. Ein Fokus wurde dabei auf die Ermittlung des Einflusses unterschiedlicher Oberflächenbehandlungen, Beschichtungen und  Lagerungszeiträume der Implantate der LAE442 Legierung gelegt. In vitro als auch in vivo wurden die Magnesiumimplantate an der Tibia von Kaninchen fixiert, wobei in vivo die Implantate auch Kontakt zu Weichteilgewebe hatten. In der vorliegenden Arbeit ließen unterschiedliche Lagerungszeiten, NaOH Behandlungen, oberflächenglättende Prozesse und unterschiedliche Schraubendrücke bei der Implantation der LAE442 Platten und Schrauben keinen signifikanten Einfluss auf das Korrosionsverhalten und die Biokompatibilität erkennen. In vitro zeigten nur die fluoridbeschichteten Platten einen Trend zur geringeren Korrosion verglichen mit den Platten mit NaOH Behandlung oder unterschiedlichen Schraubendrücken. Alle Magnesiumplatten, die im Rahmen dieser Studie im Kaninchenmodell untersucht wurden, korrodierten deutlich stärker im Kontaktbereich zum Weichteilgewebe als in Bereichen mit Knochenkontakt. Es zeigte sich dabei eine gleichmäßige Oberflächen-, Spalt- sowie Lochkorrosion. In vivo waren die verwendeten LAE442 und La2 Platten nicht biokompatibel, da sich neben einer initial starken Gasbildung auch Lysezonen am Knochen und massive Knochenzubildungen zeigten. Die neue Legierung La2 wies zwar im Gegensatz zu allen LAE442 Platten in vivo keine sichtbaren Osteolysen auf, dafür aber über-schießende Knochenzubildungen. Sowohl die Legierung LAE442 als auch La2 eignen sich zum jetzigen Zeitpunkt demzufolge noch nicht als klinisch verwendbares Platten-Schrauben-Osteosynthesematerial. Die Legierung LAE442 mit einer Magnesiumfluorid-beschichtung ließ im in vitro Modell ein vergleichsweise vorteilhaftes Korrosions-verhalten erkennen und sollte daher in einem nächsten Schritt in vivo getestet werden.