Akute Gewebetoxizität von PMMA-Knochenzementen

Zusammenfassung

Studienziel: Lokal-toxische Gewebereaktionen werden als eine mögliche Ursache für die Bildung des bindegewebigen Interface zwischen Knochen und PMMA-Knochenzement angesehen. Zahlreiche In-vitro-Untersuchungen konnten eine zum Teil erhebliche Zytotoxizität von Knochenzementen aufzeigen. In-vivo-Untersuchungen zur Beurteilung der lokalen Gewebeverträglichkeit wurden bislang jedoch nur selten veröffentlicht. Methode: Im Hühnereitest an der Chorionallantoismembran (HET-CAM-Test), einem etablierten Replacementverfahren für Versuche an höherentwickelten Wirbeltieren für die Testung potenziell toxischer Fest- und Flüssigstoffe, wurden PMMA-Knochenzemente, Inhaltsstoffe und Monomer-Extrakte hinsichtlich ihrer lokalen Biokompatibilität in vivo untersucht. Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass die Gewebeverträglichkeit von PMMA-Knochenzementen zu Beginn der jeweiligen Verarbeitungsphasen signifikant schlechter ist, als am Ende der Verarbeitungsphasen. Auch konnte nachgewiesen werden, dass bestimmte Inhaltsstoffe der PMMA-Knochenzemente erhebliche lokal-toxische Gewebeveränderungen hervorrufen. Schlussfolgerung: Die Neu- und Weiterentwicklung von Knochenzementen hat gegenwärtig das vorrangige Ziel, Verarbeitungseigenschaften und mechanische Parameter zu verbessern. Neben den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Knochenzemente sollte aber auch die biologische Wirkung der PMMA-Zemente, insbesondere die akute und die chronische Biokompatibilität stärker hinterfragt werden. Ein entscheidendes Entwicklungsziel sollte daher sein, biologisch unverträgliche Inhalts- und Wirkstoffe von Knochenzementen durch biokompatiblere, nicht-toxische Alternativsubstanzen zu ersetzen.

Abstract

Aim: Local toxic reactions are one possible reason for fibrous tissue formation at the interface between bone and PMMA bone cement. Most of the numerous in vitro studies have shown severe cytotoxicity of bone cements and their components. However, in vivo investigations of the local tissue toxicity of bone cements have so far seldom been performed. Methods: The in-vivo hens-egg chorion-allantoic-membrane test (HET-CAM), a well established replacement procedure for experiments with higher vertebrates, is used for the testing of potentially toxic solid and fluid substances. It was performed with PMMA bone cements, their components and their monomer extracts to measure in vivo biocompatibility. Results: We showed that local toxic tissue reactions occurred, especially at the beginning of the processing phase of PMMA bone cements. We also proved that certain components of PMMA bone cements have poor tissue compatibility and sometimes cause severe local tissue changes. Conclusions: In the development of PMMA bone cements and when drafting the recommendations for their use, attention should be paid to their biocompatibility as well as their mechanical properties.

Schlüsselwörter

Polymethylmethacrylat - Methylmethacrylat - Knochenzement - Biokompatibilität - HET-CAM-Test

Key words

Polymethyl methacrylate - methyl methacrylate - bone cement - biocompatibility - HET-CAM test

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