Biomechanische Eigenschaften thermisch und radioaktiv behandelter Spongiosa

Zusammenfassung

In einer experimentellen Studie an Spongiosazylindern von Schlachtschweinen wurde der Einfluß verschiedener Sterilisationsmethoden auf die biomechanischen Eigenschaften des behandelten Knochens untersucht. Die Temperaturbehandlung ergab bei 100°C eine Reduktion der Stabilität auf zirka 60%, bei Autoklavierung mit 134°C wurde sie auf Werte zwischen 13% und 25% der Ausgangswerte herabgesetzt. Eine Behandlung bei 60°C führte zu keinem Stabilitätsverlust; bei 80°C sind die Ergebnisse nicht bei allen Meßparametern statistisch eindeutig. Die Bestrahlung mit 25 kGy reduzierte die Festigkeit auf zirka 65% des Kontrollwertes, geringere Dosen führten zu keiner signifikanten Reduktion der Stabilität. Die klinische Anwendung der verschiedenen Sterilisationsverfahren sollte aus biomechanischer Sicht die unterschiedlichen Anforderungen an die Festigkeit der sterilisierten Transplantate berücksichtigen.

Abstract

Cylindrical specimens of trabecular pig bone were tested to uniaxial compressive strain levels of 30% to study the influence of various sterilization techniques and methods of HIV-inactivation on the mechanical properties characterized by compressive modulus, yield point, energy absorption and maximum stress. Heat inactivation at 60°C (Lactated Ringer, 1 h) showed no effect; 80°C (Lacated Ringer, 1 h) resulted in a diminution of the yield point and the maximum stress (p<0.005), while energy absorption and compressive modulus were not affected. No reduction in the stability was seen when ethanol was used instead of Lactated Ringer. At a temperature of 100°C, all measured parameters were reduced to approximately 60% compared with the control group. A decrease to 13% to 25% was seen after autoclavation (120°C, 2 bar, 20 min and 134°C, 3 bar, 12 min). Irradiation (⁶⁰Co) with 3 respectively 10 kGy did not impair the stability, whereas a dose of 25 kGy led to a reduction to 61% to 69%. No additional effect was seen when irradiation was followed by storage at −80°C for one week. These effects on bone stability should be considered when choosing a method of bone preparation to obtain HIV-inactivated bone grafts. Autoclavation should be used with caution when stability of the bone graft is essential. In this case, irradiation seems to be a safe method of sterilizing bone grafts ensuring both a high degree of safety and stability.