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Kobalt-Chrom-Abriebpartikel und zelluläre Korrosion: Neue Erkenntnisse für Knie- und Hüftimplantate

Wie beeinflusst der Abrieb von Kobalt-Chrom-Molybdän (CoCrMo) die Korrosion und Entzündungsreaktionen rund um Implantate?

Eine neue In-vitro-Studie von Prof. Dr. William Mihalko und seinem Team an der University of Tennessee Health Science Center, unterstützt von der American Association Hip Knee Surgeons (AAHKS), geht dieser Frage für die Endoprothetik nach. Die Ergebnisse wurden im Journal of Arthroplasty veröffentlicht und könnten weitreichende Folgen für die Materialwahl bei Hüft- und Knieprothesen haben.

Einfluss von CoCrMo-Partikeln auf immunkompetente Zellen und Implantatkorrosion.

In der Untersuchung simulierte ein Makrophagen-Lymphozyten-Ko-Kulturmodell die Wechselwirkung zwischen CoCrMo-Abriebpartikeln und Immunzellen. Über einen Zeitraum von 30 Tagen analysierte das Team die biologischen Reaktionen auf niedrige, mittlere und hohe Konzentrationen von Verschleißpartikeln.

Zentrale Studienergebnisse:

  • Auf den CoCrMo-Scheiben wurden deutliche Spuren entzündungszellvermittelter Korrosion* festgestellt.

  • TNF-α-Spiegel stiegen bei mittlerer und hoher Partikelkonzentration frühzeitig an, stabilisierten sich jedoch bis zum Studienende.

  • Am 10. Tag zeigten sich niedrigere IL-6-Werte bei mittlerer und hoher Belastung – möglicherweise ein Hinweis auf eine gestörte Immunantwort.

  • Die XPS-Analyse (Röntgenphotoelektronenspektroskopie) wies bei hoher Partikelbelastung eine signifikante Reduktion des Sauerstoffgehalts auf der Metalloberfläche nach, was auf eine Schädigung der schützenden Oxidschicht hindeutet. 

Bedeutung für die Materialwahl bei Endoprothesen

Die Studie zeigt, dass Kobalt-Chrom-Molybdän-Abriebpartikel die Korrosion von Implantaten nicht beschleunigen, aber begünstigen und gleichzeitig immunologische Reaktionen beeinflussen können. 

Dies unterstreicht die Bedeutung einer sorgfältigen Materialauswahl, um die Biokompatibilität und damit die Langlebigkeit vonHüftimplantaten und Knieimplantaten zu verbessern.

Die Ergebnisse liefern wichtige Hinweise für Orthopäden und Hersteller von Endoprothesen , die auf der Suche nach korrosionsbeständigen Materialien und innovativen Implantatlösungen sind.

 

* inflammatory cell-induced corrosion (ICIC)

 

Literaturhinweis:
Madison N. Brown, Danielle M. Bryant, Bailey Bond, Harrison Smith, Richard A. Smith, William M. Mihalko. „The Effects of Simulated Cobalt-Chromium-Molybdenum Wear Particles on a Macrophage-Lymphocyte Co-Culture for Evaluating Cellular Corrosion.“Journal ofArthroplasty.doi: 10.1016/j.arth.2025.02.020.