Zusammenfassung
Knochenersatzmaterialien (KEM) dienen dem Aufbau von umfangreichen Knochensubstanzverlusten. Ein Therapieerfolg setzt ihre korrekte Indikationsstellung und richtige Anwendung voraus. Generell sollten KEM nur in nichtinfizierten und vitalen Knochen eingesetzt werden. KEM lassen sich in natürliche (autologe, allogene und xenogene) KEM, synthetische (alloplastische) KEM, wie zum Beispiel Keramiken oder Biogläser einteilen. Darüber hinaus werden KEM aus abbaubaren Werkstoffen von KEM aus nichtabbaubaren Werkstoffen unterschieden. Abhängig vom gewählten Material sind ihre unterschiedlichen Eigenschaften beim Einsatz zu beachten. Grundsätzlich bieten sowohl allogene als auch xenogene sowie die aktuellen synthetischen KEM eine gute Biokompatibilität für unterschiedliche Indikationen.
Literatur
Wissenschaftlicher Beirat der Bundeärztekammer (1996) Richtlinien zum Führen einer Knochenbank. Dtsch Arztebl 93:2166–2171
Smeets R, Hanken H, Jung O, Rothamel D, Handschel J, Al-Dam A, Blessmann M, Heiland M, Kolk A (2014) Knochenersatzmaterialien. Aktueller Stand und ein Ausblick in die Zukunft. MKG Chirurg 7:53–67
Schnettler R, Dingeldein E (2002) Inorganic bone substitutes. In: Lewandrowski KU, Wise DL, Trantolo DJ, Gresser JD, Yaszemski MJ (Hrsg) Tissue engineering and biodegradable equivalents: scientific and clinical applications. Marcel Dekker, New York
Schnettler R, Markgraf E (Hrsg) (1997) Knochenersatzmaterialien und Wachstumsfaktoren. Thieme, Stuttgart, New York
Rueger JM (1995) Allogener Knochen und Knochenersatzmittel. In: Rüter A, Trentz O, Wagner M (Hrsg) Unfallchirurgie. Urban & Schwarzenberg, München, Wien, Baltimore
Hoppe A, Güldal NS, Boccaccini AR (2011) A review of the biological response to ionic dissolution products from bioactive glasses and glass-ceramics. Biomaterials 32(11):2757–2774. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.01.004
Walter PV (1821) Wiedereinheilung der bei der Trepanation ausgebohrten Knochenscheibe. J Chir Augenheilkd 2:571
Laschke MW, Witt K, Pohlemann T, Menger MD (2007) Injectable nanocrystalline hydroxyapatite paste for bone substitution. In vivo analysis of biocompatibility and vascularization. J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater 82(2):494–505. https://doi.org/10.1002/jbm.b.30755
Habibovic P, de Groot K (2007) Osteoinductive biomaterials – properties and relevance in bone repair. J Tissue Eng Regen Med 1(1):25–32. https://doi.org/10.1002/term.5
Grob D (1989) Autologous bone-grafts. Problems at the donor site. In: Aebi M, Regazzoni P (Hrsg) Bone transplantation. Springer, Berlin, Heidelberg, S 245
Blume O, Hoffmann L, Donkiewicz P, Wenisch S, Back M, Franke J, Schnettler R, Barbeck M (2017) Treatment of severely resorbed maxilla due to peri-implantitis by guided bone regeneration using a customized allogenic bone block: a case report. Materials (Basel) 10:1213 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5667019/)
Schnettler R, Alt V, Dingeldein E, Pfefferle H‑J, Kilian O, Meyer C, Heiss C, Wenisch S (2003) Bone ingrowth in bFGF-coated hydroxyapatite ceramic implants. Biomaterials 24(25):4603–4608
Nasr HF, Aichelmann-Reidy ME, Yukna RA (1999) Bone and bone substitutes. Periodontol 2000 19:74–86
Horch H‑H, Sader R, Pautke C, Neff A, Deppe H, Kolk A (2006) Synthetic, pure-phase beta-tricalcium phosphate ceramic granules (Cerasorb) for bone regeneration in the reconstructive surgery of the jaws. Int J Oral Maxillofac Surg 35(8):708–713. https://doi.org/10.1016/j.ijom.2006.03.017
Barbeck M, Motta A, Migliaresi C, Sader R, Kirkpatrick CJ, Ghanaati S (2016) Heterogeneity of biomaterial-induced multinucleated giant cells. Possible importance for the regeneration process? J Biomed Mater Res A 104(2):413–418. https://doi.org/10.1002/jbm.a.35579
Costa-Rodrigues J, Reis S, Castro A, Fernandes MH (2016) Bone anabolic effects of soluble si. In vitro studies with human mesenchymal stem cells and CD14+ osteoclast precursors. Stem Cells Int 2016:1–12. https://doi.org/10.1155/2016/5653275
Jones JR (2013) Review of bioactive glass. From Hench to hybrids. Acta Biomater 9(1):4457–4486. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2012.08.023
Zwipp H (2004) Kypho- und Vertebroplastie – Indikationen, Technik, Profit. Zusammenfassung der Sitzung. Trauma Berufskr 6(S02):286–287. https://doi.org/10.1007/s10039-003-0750-z
Zhang J, Liu W, Schnitzler V, Tancret F, Bouler J‑M (2014) Calcium phosphate cements for bone substitution. Chemistry, handling and mechanical properties. Acta Biomater 10(3):1035–1049. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.11.001
Wenisch S, Stahl J‑P, Horas U, Heiss C, Kilian O, Trinkaus K, Hild A, Schnettler R (2003) In vivo mechanisms of hydroxyapatite ceramic degradation by osteoclasts. Fine structural microscopy. J Biomed Mater Res A 67(3):713–718. https://doi.org/10.1002/jbm.a.10091
Bonnelye E, Chabadel A, Saltel F, Jurdic P (2008) Dual effect of strontium ranelate. Stimulation of osteoblast differentiation and inhibition of osteoclast formation and resorption in vitro. Bone 42(1):129–138. https://doi.org/10.1016/j.bone.2007.08.043
Heinemann S, Gelinsky M, Worch H, Hanke T (2011) Resorbierbare Knochenersatzmaterialien. Eine Übersicht kommerziell verfügbarer Werkstoffe und neuer Forschungsansätze auf dem Gebiet der Komposite. Orthopäde 40(9):761–773. https://doi.org/10.1007/s00132-011-1748-z
Hild M, Brünler R, Jäger M, Laourine E, Scheid L, Haupt D, Aibibu D, Cherif C, Hanke T (2014) Net Shape Nonwoven: a novel technique for porous three-dimensional nonwoven hybrid scaffolds. Text Res J 84:1084–1094
Heinemann S, Heinemann C, Bernhardt R, Reinstorf A, Nies B, Meyer M, Worch H, Hanke T (2009) Bioactive silica-collagen composite xerogels modified by calcium phosphate phases with adjustable mechanical properties for bone replacement. Acta Biomater 5(6):1979–1990. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2009.02.029
Glenske K, Wagner A‑S, Hanke T, Cavalcanti-Adam EA, Heinemann S, Heinemann C, Kruppke B, Arnhold S, Moritz A, Schwab EH, Worch H, Wenisch S (2014) Bioactivity of xerogels as modulators of osteoclastogenesis mediated by connexin 43. Biomaterials 35(5):1487–1495. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2013.11.002
Wagner A‑S, Glenske K, Henß A, Kruppke B, Rößler S, Hanke T, Moritz A, Rohnke M, Kressin M, Arnhold S, Schnettler R, Wenisch S (2017) Cell behavior of human mesenchymal stromal cells in response to silica/collagen based xerogels and calcium deficient culture conditions. Biomed Mater. https://doi.org/10.1088/1748-605X/aa6e29
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Interessenkonflikt
R. Smeets, S. Arnhold, A. Henningsen, O. Jung, M. Barbeck, R. Schnettler und S. Wenisch geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Dieser Beitrag beinhaltet keine von den Autoren durchgeführten Studien an Menschen oder Tieren.
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Redaktion
B. Al-Nawas, Mainz
M. Schmitter, Würzburg
CME-Fragebogen
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Wie viel Prozent aller Operationen am Skelettsystem des Menschen erfordern den Einsatz von KEM, um die knöcherne Architektur und ursprüngliche mechanische Belastbarkeit am Ort der Zerstörung wieder herzustellen?
Annähernd 5 %
Annähernd 10 %
Annähernd 15 %
Annähernd 20 %
Annähernd 25 %
Über welche der folgenden obligaten Voraussetzungen müssen alle KEM verfügen?
Teratogenität
Mutagenität
Immunogenität
Kanzerogenität
Sterilisierbarkeit
Was ermöglicht die „Verbundosteogenese“, die schlüssige Verbindung zwischen KEM und Gewebe?
Die Ausbildung einer Hydroxylapatitschicht entlang der Knochen-KEM-Grenze
Die Ausbildung einer Spongiosaschicht im ortsständigen Knochen entlang der Knochen-KEM-Grenze
Die Ausbildung einer Kortikalisschicht im KEM entlang der Knochen-KEM-Grenze
Die Ausbildung einer Demarkationsschicht entlang der Knochen-KEM-Grenze
Die Ausbildung einer Osteolyseschicht entlang der Knochen-KEM-Grenze
Welche der folgenden Eigenschaften besitzen osteoinduktive Knochenersatzmaterialien?
Sie haben die Funktion eines Platzhalters.
Sie induzieren die Differenzierung von knochenbildenden Zellen.
Sie besitzen eine von vitalen Knochenzellen ausgehende Knochenneubildungskapazität
Sie unterstützen die Einwanderung von Gefäßen und Osteoprogenitorzellen aus dem Lagerknochen.
Sie haben die Funktion einer Leitschiene
Die Porosität eines Werkstoffs ist entscheidend für den Erfolg der Osseointegration. Welcher Porendurchmesser wird als besonders förderlich für eine schnelle Vaskularisation und knöcherne Durchbauung beschrieben?
20–110 μm bei niedriger Gesamtporosität
50–130 μm bei hoher Gesamtporosität
100–190 μm bei geringer Gesamtporosität
80–160 μm bei hoher Gesamtporosität
180–210 μm bei hoher Gesamtporosität
KEM können in die Gruppen der abbaubaren und nichtabbaubaren Werkstoffe eingeteilt werden. Welcher der folgenden Stoffe gehört zur Gruppe der nichtabbaubaren KEM?
Kalziumsulfat
Kalziumphosphatkeramiken
Hydroxylapatitkeramiken
Polyethylenoxid
Kalziumphosphat
KEM lassen sich auch gemäß ihrer Herkunft unterscheiden. Wann spricht man von allogenen Materialien?
Spender und Empfänger entsprechen der gleichen Person.
Spender und Empfänger gehören der gleichen Spezies an.
Spender und Empfänger gehören unterschiedlichen Spezies an.
Das Material ist synthetischer Herkunft.
Das Material ist pflanzlichen Ursprungs.
Welcher der folgenden Stoffe ist als die grundlegende Wirkstoffphase der Biogläser anzusehen und hat Effekte auf die Zellen des Knochens?
Silikat
Natriumoxid
Kalziumoxid (gebrannter Kalk)
Diphosphorpentoxid
Kieselsäure
Welchen der Vorteile können allogene Knochentransplantate gegenüber autologem Knochen nicht bieten?
Verkürzte Operationszeit
Fehlende Entnahmemorbidität
Nahezu unbegrenzte Verfügbarkeit
Möglichkeit einer CAD-CAM-Planung
Beschleunigte Vaskularisierung
Ein Ansatz der Weiterentwicklung von KEM ist in die Addition von sogenannten bioaktiven Ionen. Welchen Ionen konnte eine osteostimulierende Eigenschaft bereits nachgewiesen werden?
Natriumionen
Magnesiumionen
Kalziumionen
Aluminiumionen
Kupferionen
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Smeets, R., Arnhold, S., Henningsen, A. et al. Knochenersatzmaterialien. wissen kompakt 12, 55–64 (2018). https://doi.org/10.1007/s11838-018-0062-6
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DOI: https://doi.org/10.1007/s11838-018-0062-6