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Erschienen in: Der Orthopäde 5/2018

12.04.2018 | CME

Oberflächenmodifikationen von Implantaten. Teil 2

Klinische Anwendung

verfasst von: Univ.-Prof. Dr. Marcus Jäger

Erschienen in: Die Orthopädie | Ausgabe 5/2018

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Zusammenfassung

Sowohl die chemische Komposition eines Werkstoffes als auch dessen Oberflächenstruktur und -topografie beeinflussen ganz wesentlich die Wirkungen von Implantaten im Körper. In der Orthopädie und Unfallchirurgie leisten sie hierdurch einen wichtigen Beitrag zur Lösung der aktuellen und zukünftigen Herausforderungen. Besonders hoch sind die Anforderungen für Implantate mit dauerhafter Anwendung am Knochen. Diese sind neben der Materialalterung durch oxidative Prozesse zusätzlich zyklischen Belastungen und damit einem biomechanischen Verschleiß ausgesetzt. Gegenwärtig werden insbesondere Strategien verfolgt, das Risiko implantatassoziierter immunogener Unverträglichkeiten zu minimieren sowie die Inzidenz periprothetischer Infekte weiter zu senken. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die hierzu eingesetzten Oberflächenmodifikationen und deren Wirkprinzipien. Darüber hinaus werden aktuelle Entwicklungsstrategien für die gezielte klinische Anwendung von Implantatoberflächen skizziert.
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Literatur
3.
Zurück zum Zitat Burkhardt MA, Gerber I, Moshfegh C et al (2017) Clot-entrapped blood cells in synergy with human mesenchymal stem cells create a pro-angiogenic healing response. Biomater Sci 5:2009–2023CrossRefPubMed Burkhardt MA, Gerber I, Moshfegh C et al (2017) Clot-entrapped blood cells in synergy with human mesenchymal stem cells create a pro-angiogenic healing response. Biomater Sci 5:2009–2023CrossRefPubMed
4.
Zurück zum Zitat De Queiroz Fernandes J, De Lima VN, Bonardi JP et al (2018) Bone regeneration with recombinant human bone morphogenetic protein 2: a systematic review. J Maxillofac Oral Surg 17:13–18CrossRefPubMed De Queiroz Fernandes J, De Lima VN, Bonardi JP et al (2018) Bone regeneration with recombinant human bone morphogenetic protein 2: a systematic review. J Maxillofac Oral Surg 17:13–18CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat Misch CM (2017) Bone augmentation using allogeneic bone blocks with recombinant bone morphogenetic protein-2. Implant Dent 26:826–831CrossRefPubMed Misch CM (2017) Bone augmentation using allogeneic bone blocks with recombinant bone morphogenetic protein-2. Implant Dent 26:826–831CrossRefPubMed
6.
Zurück zum Zitat Parker RM, Malham GM (2017) Comparison of a calcium phosphate bone substitute with recombinant human bone morphogenetic protein-2: a prospective study of fusion rates, clinical outcomes and complications with 24-month follow-up. Eur Spine J 26:754–763CrossRefPubMed Parker RM, Malham GM (2017) Comparison of a calcium phosphate bone substitute with recombinant human bone morphogenetic protein-2: a prospective study of fusion rates, clinical outcomes and complications with 24-month follow-up. Eur Spine J 26:754–763CrossRefPubMed
7.
Zurück zum Zitat Passias PG, Soroceanu A, Yang S et al (2016) Predictors of revision surgical procedure excluding wound complications in adult spinal deformity and impact on patient-reported outcomes and satisfaction: a two-year follow-up. J Bone Joint Surg Am 98:536–543CrossRefPubMed Passias PG, Soroceanu A, Yang S et al (2016) Predictors of revision surgical procedure excluding wound complications in adult spinal deformity and impact on patient-reported outcomes and satisfaction: a two-year follow-up. J Bone Joint Surg Am 98:536–543CrossRefPubMed
8.
Zurück zum Zitat Gallo J, Slouf M, Goodman SB (2010) The relationship of polyethylene wear to particle size, distribution, and number: a possible factor explaining the risk of osteolysis after hip arthroplasty. J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater 94:171–177PubMed Gallo J, Slouf M, Goodman SB (2010) The relationship of polyethylene wear to particle size, distribution, and number: a possible factor explaining the risk of osteolysis after hip arthroplasty. J Biomed Mater Res Part B Appl Biomater 94:171–177PubMed
9.
Zurück zum Zitat Macquarrie RA, Fang Chen Y, Coles C et al (2004) Wear-particle-induced osteoclast osteolysis: the role of particulates and mechanical strain. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 69:104–112CrossRefPubMed Macquarrie RA, Fang Chen Y, Coles C et al (2004) Wear-particle-induced osteoclast osteolysis: the role of particulates and mechanical strain. J Biomed Mater Res B Appl Biomater 69:104–112CrossRefPubMed
10.
Zurück zum Zitat Wang ML, Sharkey PF, Tuan RS (2004) Particle bioreactivity and wear-mediated osteolysis. J Arthroplasty 19:1028–1038CrossRefPubMed Wang ML, Sharkey PF, Tuan RS (2004) Particle bioreactivity and wear-mediated osteolysis. J Arthroplasty 19:1028–1038CrossRefPubMed
11.
Zurück zum Zitat Wroblewski BM (1994) Osteolysis due to particle wear debris following total hip arthroplasty: the role of high-density polyethylene. Instr Course Lect 43:289–294PubMed Wroblewski BM (1994) Osteolysis due to particle wear debris following total hip arthroplasty: the role of high-density polyethylene. Instr Course Lect 43:289–294PubMed
12.
Zurück zum Zitat Grammatopoulos G, Munemoto M, Pollalis A et al (2017) Correlation of serum metal ion levels with pathological changes of ARMD in failed metal-on-metal-hip-resurfacing arthroplasties. Arch Orthop Trauma Surg 137:1129–1137CrossRefPubMedPubMedCentral Grammatopoulos G, Munemoto M, Pollalis A et al (2017) Correlation of serum metal ion levels with pathological changes of ARMD in failed metal-on-metal-hip-resurfacing arthroplasties. Arch Orthop Trauma Surg 137:1129–1137CrossRefPubMedPubMedCentral
13.
Zurück zum Zitat Hallab NJ, Jacobs JJ (2017) Chemokines associated with pathologic responses to orthopedic implant debris. Front Endocrinol (Lausanne) 8:5 Hallab NJ, Jacobs JJ (2017) Chemokines associated with pathologic responses to orthopedic implant debris. Front Endocrinol (Lausanne) 8:5
14.
Zurück zum Zitat Landgraeber S, Jager M, Jacobs JJ et al (2014) The pathology of orthopedic implant failure is mediated by innate immune system cytokines. Mediators Inflamm 2014:185150CrossRefPubMedPubMedCentral Landgraeber S, Jager M, Jacobs JJ et al (2014) The pathology of orthopedic implant failure is mediated by innate immune system cytokines. Mediators Inflamm 2014:185150CrossRefPubMedPubMedCentral
15.
Zurück zum Zitat Samelko L, Landgraeber S, Mcallister K et al (2017) TLR4 (not TLR2) dominate cognate TLR activity associated with CoCrMo implant particles. J Orthop Res 35:1007–1017CrossRefPubMed Samelko L, Landgraeber S, Mcallister K et al (2017) TLR4 (not TLR2) dominate cognate TLR activity associated with CoCrMo implant particles. J Orthop Res 35:1007–1017CrossRefPubMed
16.
Zurück zum Zitat Wisbey A, Gregson PJ, Tuke M (1987) Application of PVD TiN coating to Co-Cr-Mo based surgical implants. Biomaterials 8:477–480CrossRefPubMed Wisbey A, Gregson PJ, Tuke M (1987) Application of PVD TiN coating to Co-Cr-Mo based surgical implants. Biomaterials 8:477–480CrossRefPubMed
18.
Zurück zum Zitat Busscher HJ, Van Der MHC (2012) How do bacteria know they are on a surface and regulate their response to an adhering state? PLoS Pathog 8:e1002440CrossRefPubMedPubMedCentral Busscher HJ, Van Der MHC (2012) How do bacteria know they are on a surface and regulate their response to an adhering state? PLoS Pathog 8:e1002440CrossRefPubMedPubMedCentral
20.
Zurück zum Zitat Van De Lagemaat M, Grotenhuis A, Van De Belt-Gritter B et al (2017) Comparison of methods to evaluate bacterial contact-killing materials. Acta Biomater 59:139–147CrossRefPubMed Van De Lagemaat M, Grotenhuis A, Van De Belt-Gritter B et al (2017) Comparison of methods to evaluate bacterial contact-killing materials. Acta Biomater 59:139–147CrossRefPubMed
21.
Zurück zum Zitat Alexander JW (2009) History of the medical use of silver. Surg Infect 10:289–292CrossRef Alexander JW (2009) History of the medical use of silver. Surg Infect 10:289–292CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat Kakinuma H, Ishii K, Ishihama H et al (2015) Antibacterial polyetheretherketone implants immobilized with silver ions based on chelate-bonding ability of inositol phosphate: processing, material characterization, cytotoxicity, and antibacterial properties. J Biomed Mater Res A 103:57–64CrossRefPubMed Kakinuma H, Ishii K, Ishihama H et al (2015) Antibacterial polyetheretherketone implants immobilized with silver ions based on chelate-bonding ability of inositol phosphate: processing, material characterization, cytotoxicity, and antibacterial properties. J Biomed Mater Res A 103:57–64CrossRefPubMed
24.
Zurück zum Zitat Brennan SA, Ni Fhoghlu C, Devitt BM et al (2015) Silver nanoparticles and their orthopaedic applications. Bone Joint J 97-B:582–589CrossRefPubMed Brennan SA, Ni Fhoghlu C, Devitt BM et al (2015) Silver nanoparticles and their orthopaedic applications. Bone Joint J 97-B:582–589CrossRefPubMed
25.
Zurück zum Zitat Pfeufer NY, Hofmann-Peiker K, Muhle M et al (2011) Bioactive coating of titanium surfaces with recombinant human beta-defensin-2 (rHubetaD2) may prevent bacterial colonization in orthopaedic surgery. J Bone Joint Surg Am 93:840–846CrossRefPubMed Pfeufer NY, Hofmann-Peiker K, Muhle M et al (2011) Bioactive coating of titanium surfaces with recombinant human beta-defensin-2 (rHubetaD2) may prevent bacterial colonization in orthopaedic surgery. J Bone Joint Surg Am 93:840–846CrossRefPubMed
26.
Zurück zum Zitat Zhou L, Lin Z, Ding J et al (2017) Inflammatory and biocompatibility evaluation of antimicrobial peptide GL13K immobilized onto titanium by silanization. Colloids Surf B Biointerfaces 160:581–588CrossRefPubMed Zhou L, Lin Z, Ding J et al (2017) Inflammatory and biocompatibility evaluation of antimicrobial peptide GL13K immobilized onto titanium by silanization. Colloids Surf B Biointerfaces 160:581–588CrossRefPubMed
27.
Zurück zum Zitat Geng H, Yuan Y, Adayi A et al (2018) Engineered chimeric peptides with antimicrobial and titanium-binding functions to inhibit biofilm formation on Ti implants. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 82:141–154CrossRefPubMed Geng H, Yuan Y, Adayi A et al (2018) Engineered chimeric peptides with antimicrobial and titanium-binding functions to inhibit biofilm formation on Ti implants. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 82:141–154CrossRefPubMed
28.
Zurück zum Zitat Mandell JB, Deslouches B, Montelaro RC et al (2017) Elimination of antibiotic resistant surgical implant biofilms using an engineered cationic amphipathic peptide WLBU2. Sci Rep 7:18098CrossRefPubMedPubMedCentral Mandell JB, Deslouches B, Montelaro RC et al (2017) Elimination of antibiotic resistant surgical implant biofilms using an engineered cationic amphipathic peptide WLBU2. Sci Rep 7:18098CrossRefPubMedPubMedCentral
29.
Zurück zum Zitat Kozlovsky A, Artzi Z, Moses O et al (2006) Interaction of chlorhexidine with smooth and rough types of titanium surfaces. J Periodontol 77:1194–1200CrossRefPubMed Kozlovsky A, Artzi Z, Moses O et al (2006) Interaction of chlorhexidine with smooth and rough types of titanium surfaces. J Periodontol 77:1194–1200CrossRefPubMed
30.
Zurück zum Zitat Metsemakers WJ, Reul M, Nijs S (2015) The use of gentamicin-coated nails in complex open tibia fracture and revision cases: a retrospective analysis of a single centre case series and review of the literature. Injury 46:2433–2437CrossRefPubMed Metsemakers WJ, Reul M, Nijs S (2015) The use of gentamicin-coated nails in complex open tibia fracture and revision cases: a retrospective analysis of a single centre case series and review of the literature. Injury 46:2433–2437CrossRefPubMed
31.
Zurück zum Zitat Romano CL, Scarponi S, Gallazzi E et al (2015) Antibacterial coating of implants in orthopaedics and trauma: a classification proposal in an evolving panorama. J Orthop Surg Res 10:157CrossRefPubMedPubMedCentral Romano CL, Scarponi S, Gallazzi E et al (2015) Antibacterial coating of implants in orthopaedics and trauma: a classification proposal in an evolving panorama. J Orthop Surg Res 10:157CrossRefPubMedPubMedCentral
Metadaten
Titel
Oberflächenmodifikationen von Implantaten. Teil 2
Klinische Anwendung
verfasst von
Univ.-Prof. Dr. Marcus Jäger
Publikationsdatum
12.04.2018
Verlag
Springer Medizin
Erschienen in
Die Orthopädie / Ausgabe 5/2018
Print ISSN: 2731-7145
Elektronische ISSN: 2731-7153
DOI
https://doi.org/10.1007/s00132-018-3560-5

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