新しい銀コーティングを用いたチタンインプラントの動的荷重下でのオッセオインテグレーション

Osseointegration of titanium implants with a novel silver coating under dynamic loading.

• S Stein
• L Kruck
• D Warnecke
• A Seitz
• L Dürselen
• A Ignatius

抄録

術後のインプラント関連感染症は、整形外科や外傷手術における重篤な合併症である。この問題に対処するために、低濃度の殺菌銀の放出を可能にする新しいインプラントコーティングが最近開発された。耐荷重性のあるエンドプロテーゼへの使用を目的とした場合、安定した骨の統合が必要となる。本研究の目的は、ヒツジの機械的に負荷がかかった骨欠損モデルにおいて、新しいコーティングを施したチタンインプラントの生体適合性とオッセオインテグレーションを評価することでした。対照群では、コーティングされていないチタン製のインプラントが挿入されました。インプラントの骨統合は、6ヶ月後に機械的および組織学的に評価されました。銀濃度は、末梢血、肝臓、腎臓、局所排液リンパ節およびインプラント埋入部位で評価した。6ヵ月後、界面のせん断強度とインプラント表面への骨の付着は、コーティングされたデバイスと非コーティングデバイスの間で有意な差は認められなかった。機械的負荷は、コーティングとは無関係に骨の統合を減少させた。インプラント埋入部位の銀含有量は、銀コーティングを施した群で多くなったが、毒性レベル以下にとどまり、細胞毒性の副作用は観察されなかった。結論として、新規な抗菌性銀コーティングは、機械的に負荷がかかっていない状態や負荷がかかっている状態でも、骨の再生やインプラントの統合に悪影響を及ぼさないことから、銀コーティングはエンドプロステーゼを含む整形外科的な負荷のかかるインプラントに適している可能性があることが示唆された。

Postoperative implant-associated infections are a severe complication in orthopaedics and trauma surgery. To address this problem, a novel implant coating was recently developed, which allows for the release of low concentrations of bactericidal silver. For an intended use on load-bearing endoprostheses, stable bone integration is required. The aim of the present study was to evaluate the biocompatibility and osseointegration of titanium implants with the novel coating in a mechanically loaded bone-defect model in sheep. Silver-coated devices were implanted into weight-bearing and non-weight-bearing tibial and femoral bone defects whereas, in the control group, uncoated titanium implants were inserted. The bony integration of the implants was assessed mechanically and histologically after 6 months. Silver concentrations were assessed in peripheral blood, liver, kidney and local draining lymph nodes as well as at the implantation site. After 6 months, shear strength at the interface and bone apposition to the implant surface were not significantly different between coated and uncoated devices. Mechanical loading reduced bony integration independently of the coating. Silver content at the implantation site was larger in the group with silver-coated implants, yet it remained below toxic levels and no cytotoxic side effects were observed. Concluding, the novel antibacterial silver coating did not negatively influence bone regeneration or implant integration under mechanically unloaded and even loaded conditions, suggesting that the silver coating might be suitable for orthopaedic load-bearing implants, including endoprostheses.