Titan als Material zum Gehörknöchelchenersatz - Grundlagen und klinische Anwendung

Zusammenfassung

Hintergrund: Titan wird in der Mittelohrchirurgie als alloplastisches Material zunehmend eingesetzt. Das halboffene Implantatlager Mittelohr stellt dabei besondere Ansprüche an ein alloplastisches Material. Als Aspekt für die Integration eines Biomaterials ist der Oberflächenproteinkontakt von Bedeutung. Die Integration des Materials im lebenden Organismus kann nur über den Tierversuch, ergänzt durch die morphologische Untersuchung explantierter Prothesen nach klinischem Einsatz, erfolgen.

Methode: Untersucht wurde in vorklinischen Studien das Adsorptionsverhalten von Titan im Vergleich zu Stahl und Aluminiumoxidkeramik zu radioaktiv markiertem Albumin und einer nativen Kollagen-Typ-I-Lösung. Im Tiermodell am Kaninchen erfolgten morphologische Studien zur Integration des Materials im Mittelohr. In Ergänzung hierzu wurden explantierte Mittelohrprothesen histomorphologisch untersucht.

Ergebnisse: Titan zeigte eine adsorbierte Proteinmenge von 360 µg/cm², Stahl 230 µg/cm² und Aluminiumoxid von 500 µg/cm² aus einer Albuminlösung von 400 mg/ml. In der Desorption verlor Titan im Durchschnitt 16 %, Stahl 21 % und Aluminiumoxid 23 % des adsorbierten Proteins. Bei der Adsorption von Kollagen Typ I ließen sich reassemblierte Kollagenfibrillen auf der Materialoberfläche rasterelektronenmikroskopisch nachweisen. Die histomorphologische Untersuchung im Tierversuch erbrachte eine regelhafte Einheilung des Materials ohne Nachweis einer materialbedingten Entzündungsreaktion. Auch die Untersuchung explantierter Prothesen aus dem menschlichen Mittelohr konnte keine materialbedingte Abstoßungsreaktion nachweisen.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse von präklinischen Studien und klinischem Einsatz belegen übereinstimmend die Brauchbarkeit des Materials Titan für die Mittelohrchirurgie.

Abstract

Background: The use of titanium as a biomaterial in ossicular chain reconstruction is increasing. The situation for integration of biomaterials is more difficult in the semiopen implantation site middle ear than in other parts of the body. Important for integration is the contact of the biomaterial's surface toward proteins. Studies of the integration in living tissue still have to be performed in animal experiments. Morphological examinations of explanted prostheses after clinical use complete the picture of an ossicular replacement material.

Methods: Preclinical studies where performed to compare the adsorption behaviour of titanium, stainless steel and aluminum oxide toward radioactive marked albumin and native collagen type I. An animal model in the rabbit was performed to study the integration of titanium in the middle ear morphologically. Middle ear prostheses removed during revision surgery were studied as well.

Results: Titanium showed an adsorption amount of 360 µg/cm², stainless steel of 230 µg/cm² and aluminum oxide of 500 µg/cm² out of an albumin solution of 400 mg/ml. Comparing desorption the mean loss was 16 % for titanium, 21 % for stainless steel and 23 % for aluminium oxide. Reassembled collagen fibrils could be detected after adsorption in collagen typ I solution by means of scanning electron microscopy. Morphological studies in animal experiments showed regular healing after implantation. Explanted prostheses from humans did not show any cellular signs of repulsion.

Conclusion: The results of preclinical studies and clinical use demonstrate titanium as a useful material for ossicular reconstruction in middle ear surgery.

Gehörknöchelchenkette - Kettenrekonstruktion - Titan - Mittelohr - Alloplastische Implantate - Proteinadsorption

Ossicular chain - Ossicular chain reconstruction - Titanium - Middle ear - Biomaterial - Protein adsorption

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