Europium (Eu) und Gadolinium (GD) als potentielle Markersubstanzen zur Detektion und Quantifizierung von Polyethylen-Abrieb

• Antragsteller: Dr. Peter Pennekamp
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 58631962

Ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMW-PE - ultra-high weight molecular polyethylene) stellt die am weitesten verbreitete artikulierende Materialkomponente in der Knie- und Hüftendoprothetik dar. Trotz ausgezeichneter biomechanischer Eigenschaften kommt es im Rahmen von Abnutzungsvorgängen zur periprothetischen Akkumulation biologisch aktiver Polymerpartikel, die bei Überschreitung eines gewissen Grenzwertes als hauptverantwortlich für die Entstehung von Osteolysen mit der Folge einer aseptischen Implantatlockerung betrachtet werden. In der klinischen Situation ist die Beurteilung des Ausmaßes der Abnutzung implantierter UHMW-PE-Komponenten bisher nur mit Hilfe radiologisch basierter Verfahren möglich. Neben einer geringen Sensitivität und Spezifität dieser Methoden ist die zusätzliche Röntgenstrahlenbelastung für den Patienten von Nachteil. Kürzlich wurde das zur Gruppe der Lanthanoide ( seltene Erden ) gehörende Element Europium (Eu) als Markersubstanz von UHMW-PE-Abrieb vorgeschlagen. In ersten Tests am Abriebsimulator zeigte sich, dass durch die Elementmarkierung der UHMW-PE-Prüfkörper eine exakte massenspektrometrische Quantifizierung der Partikelvolumina möglich ist. Als weiteres Element aus dieser Gruppe soll nun Gadolinium (Gd) als potentielle Markersubstanz evaluiert und der Einfluss beider Substanzen auf die Verschleißcharakteristika von UHMW-PE untersucht werden. Anhand eines Zellkulturmodells mit einer humanen Monozytenzelllinie soll die Biokompatibilität der Elemente in vitro evaluiert werden. Die Möglichkeit des Einsatzes von Eu und Gd als serologische Markersubstanzen für UHMW-PE-Abrieb soll an einem Tiermodell in vivo getestet werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Markus A. Wimmer