In vivo Evaluierung eines Nanocomposites auf seine osteoinduktiven Eigenschaften im heterotopen Implantationsmodell

Abstract

In der vorliegenden Studie sollte die osteoinduktive Eigenschaft eines synthetischen Nanocomposites evaluiert und mit einer Positiv- sowie Negativkontrolle verglichen werden. Hierzu wurden Ratten Implantate in Subkutan- und Muskeltaschen eingesetzt. 3 Ratten erhielten das Composite NanoBone®, das Allograft Nexus IC® oder den Knochenwerkstoff betaGran®. 3 Ratten bekamen 2 Mal jedes Produkt implantiert. Es wurde Calcein grün appliziert. Die Ratten wurden euthanasiert und die Proben makroskopisch sowie histologisch ausgewertet. Die Operationen und die postoperative Phase verliefen komplikationslos. Das NanoBone® zeigte eine bindegewebig-zelluläre Kolonisation und die Ablagerung einer matrixartigen Schicht, die kalzifizierte. In allen Fällen war eine Bindegewebskapsel um das Material darstellbar. Zellulär dominierten Makrophagen und Fremdkörperriesenzellen, gefolgt von Lymphozyten und Plasmazellen. Im Vergleich zur demineralisierten Knochenmatrix lagen die Apposition und Kalzifikation signifikant niedriger. Gegenüber dem β-Trikalziumphosphat waren Materialbesiedlung, Infiltration, Apposition und Kalzifikation nicht vergleichbar, da dies bei der Schnittherstellung herausbröckelte. Osteoid und enchondrale Ossifikation konnten nur bei der DBM angesprochen werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass nicht von Osteoinduktion im klassischen Sinn gesprochen werden kann aber die Matrixapposition und deren Kalzifikation lassen einen die Induktion positiv beeinflussenden Prozess vermuten. In vivo evaluation of a nanocomposite due to its osteoinductive properties in a heterotopic implantation model ABSTRACT In the present study the osteoinductive properties of a synthetic bone graft material was evaluated and compared to positive and negative controls. For this purpose rats received implants inserted in muscle or subcutaneous pouches. 3 of them obtained the nanocomposite NanoBone®, the allograft Nexus IC® or the bone substitute betaGran® and the other 3 animals received two implants of each material respectively. Calcein green was applied. The rats were euthanasized and the specimens were evaluated macroscopically and histologically. There were no complications in surgery and in the postoperative phase. The nanocomposite showed a material colonisation characterized by a fibro- cellular infiltration and an apposition of a matrix-like layer could be visualized, which started to calcify. In all cases a capsule of connective tissue surrounding the material could be demonstrated. The dominating cells were macrophages and foreign body cells, followed by lymphocytes and plasma cells. Compared to the demineralised bone matrix the apposition and calcification was significantly lower. In terms of material colonisation, infiltration, apposition and calcification a comparison to β-tricalciumphosphate was not possible because of its disintegration during the slicing procedure. Osteoid and enchondrale ossification could be seen in DBM. In conclusion the bone substitute showed no osteoinduction in a classical meaning but there is an evidence for a positive influence for the induction process