by G. H. | Aug 19, 2019 | Chirurgische Orthopädie, News
Testung der Biokompatibilität von Magnesium-substituierten Calcium-Phosphat Zementen
Kunisch E, Mänz S, Plöger F, Bossert J, Jandt K, Kinne RW
Fragestellung: Injizierbare Calcium-Phosphat Zemente (Ca-P) sind in der Orthopädie für die Versorgung von Knochendefekten weit verbreitet. Modifikationen der Zemente sollen ihre physikalischen und biomechanischen Eigenschaften verbessern. So kann über einen Zusatz von Magnesium die Degradation und die Injizierbarkeit der Ca-P Zemente beeinflusst werden. In der vorliegenden Studie wurde die Biokompatibilität von Magnesium-substituierten Ca-P Zementen mit der Osteoblasten-Indikatorzelllinie ATDC5 untersucht.
Methodik: Die Indikatorzelllinie ATDC5 wurde auf Ca-P Zement Plättchen mit unterschiedlichem Magnesiumgehalt ausgesät (0%, 1%, 2% und 3% Magnesium) und über einen Zeitraum von 10 Tagen kultiviert. Nach 1, 2, 3, 6, 8 und 10 Tagen Kultur wurde die Zellzahl mittels 4,6-Diamidin-2-Phenylindol (DAPI)-Färbung, die Vitalität mit Fluoresceindiacetat/Propidiumjodid-Färbung und die Aktivität der alkalischen Phosphatase über eine Umwandlung von p-Nitrophenylphosphat zu 4-Nitrophenol bestimmt.
Ergebnisse: Über einen Zeitraum von 10 Tagen wurde ein kontinuierlicher Anstieg der Zellzahl auf dem Kontrollzement (0% Magnesium) und den Magnesium-substituierten Zementen beobachtet, ohne signifikante Unterschiede zwischen Kontrollzement und den Magnesium-substituierten Zementen. Die Vitalität der Zellen auf dem Kontrollzement und den Magnesium-substituierten Zementen war über den gesamten Beobachtungszeitraum höher als 90%. Die Aktivität der alkalischen Phosphatase verminderte sich in den ersten 3 Tagen auf dem Kontrollzement und den Magnesium-substituierten Zementen. Am Tag 6, 8 und 10 konnte dann auf den Magnesium-substituierten Zementen eine leicht erhöhte Aktivität der alkalischen Phosphatase im Vergleich zu dem Kontrollzement beobachtet werden, allerdings erneut ohne signifikante Unterschiede.
Schlussfolgerung: Die Substitution von Ca-P Zementen mit Magnesium (bis zu 3%) hat keinen negativen Einfluss auf die Zellzahl oder die Vitalität der Osteoblasten-Indikatorzelllinie ATDC5. Die Magnesium-Substitution führte sogar zu einer numerischen Erhöhung der Aktivität der alkalischen Phosphatase. Somit zeigen Magnesium-substituierte Zemente eine gute Biokompatibilität mit perspektivischer Eignung für den in vivo Einsatz.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocPO11-1141
doi: 10.3205/14dkou580, urn:nbn:de:0183-14dkou5801
Published: October 13, 2014
© 2014 Kunisch et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
by G. H. | Apr 23, 2019 | Chirurgische Orthopädie, Konservative Orthopädie, News
Lokale Tumortherapie von Osteosarkomen mittels beladenem Knochenzement: Eine experimentelle Studie mit Valproat und Vorinostat
Proschek D, Tonak M, Becker M, Rommens PM, Theobald M, Graf C, Wehler T
Fragestellung: Der chirurgische Erfolg in der Behandlung von Osteosarkomen hängt stark von der möglichen Resektionsradikalität und letztlich dem erzielten Sicherheitsabstand ab. Im Bereich der Knochen ist jedoch ein ausreichender Sicherheitsabstand anatomisch bedingt nicht immer möglich. Häufig wird im Rahmen des chirurgischen Vorgehens Knochenzement verwendet. Der Knochenzement zielt dabei primär auf die Stabilisierung des Knochens, nicht jedoch auf die zusätzliche antineoplastische Behandlung. Sinnvoll wäre hier eine zusätzliche lokale Therapieoption durch Anreicherung des Zementes mit einem Chemotherapeutikum. Ziel dieser Studie ist die Untersuchung einer lokalen Tumortherapie von Osteosarkomen mit einem antineoplastisch beladenen Knochenzement in einem experimentellen Ansatz.
Methodik: Die Untersuchungen erfolgen an einer SaOs-2 Osteosarkom-Zelllinie. Das Studiendesign ist dreiarmig. In 2 Gruppen wird der Knochenzement (5g Clots) mit Valproat und mit Vorinostat als antineoplastische Therapie aufgesättigt und die Toxizität des Zementes auf die Sarkomzellen untersucht. In einer Kontrollgruppe werden humane Stammzellen dem Zement ausgesetzt, in einer weiteren Kontrollgruppe erfolgen die Untersuchungen mit Knochenzement ohne Wirkstoff. Die Konzentration der Chemotherapie liegt in den einzelnen Zementgruppen bei dem 10-fachen, dem 25-fachen sowie dem 50-fachen der üblichen systemischen Wirkstoffkonzentration um eine möglichst hohe lokale toxische Wirkung zu erzielen. Die Aktivitätsmessung der Zellen erfolgt mittels eines Alamar-Blue Assay. Die Überstände der Sarkomzellen werden auf die Wirkstoffkonzentration untersucht, um die Freisetzungskinetik aus dem Zement beurteilen zu können. Zusätzlich erfolgen biomechanische Untersuchungen des Zementes in einer Materialprüfmaschine mit einer axialen Belastung von 1.000 Newton.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der Zementgruppe mit Valproat zeigt sich eine stufenweise Zunahme der Wirkstoffkonzentration, welche aus dem Zement freigesetzt wird mit einer parallel dazu verlaufenden Toxizität auf die Sarkomzellen. Ab dem 3. Tag nimmt die Zellaktivität stark ab, 1 Woche nach Versuchsbeginn findet sich keine Zellaktivität mehr. In der Zementgruppe mit Vorinostat zeigt sich bereits eine stark toxische Wirkung ab dem dem 1. Tag nach Versuchsbeginn, 3 Tage nach Versuchsbeginn findet sich keine Zellaktivität mehr. In der Kontrollgruppe mit humanen Stammzellen findet sich keine Toxizität in der Valproat-Gruppe, wohingegen eine Toxizität mit Abnahme der Zellaktivität ab dem 3. Tag in der Vorinostat-Gruppe zu sehen ist. Biomechanisch verändert die Zugabe der Chemotherapeutika die Struktur sowie die Stabilität des Zementes nicht.
Die Beladung von Knochenzement mit Chemotherapeutika im Rahmen der Osteosarkombehandlung eröffnet die Chance auf eine potente Therapieergänzung mit einer Verbesserung der lokalen Tumorkontrolle.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocGR18-918
doi: 10.3205/14dkou531, urn:nbn:de:0183-14dkou5311
Published: October 13, 2014
© 2014 Proschek et al.
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.en). You are free: to Share – to copy, distribute and transmit the work, provided the original author and source are credited.
