Der Einfluss von Nanosilberpartikeln (OECD Referenzmaterial NM 300) auf humane Osteoblasten
Schaumburger J, Maderbacher G, Winkler S, Craiovan B, Grässel S, Grifka J, Springorum HR
Fragestellung: Zur Infektionsprophylaxe wird Silber bereits erfolgreich bei Stents, Wundverbänden und beschichteten Endoprothesen eingesetzt. Dabei wurde bisher mikropartikuläres Silber eingesetzt. Eine Erweiterung des Einsatzes auf PMMA-Knochenzement und Polyethylen wird diskutiert. Der Vorteil von nanopartikulärem gegenüber mikropartikulärem Silber besteht in einer deutlich besseren antibakteriellen Wirksamkeit bei geringerer Silber-Gesamtmenge. In der vorliegenden Studie wurden die zytotoxischen Auswirkungen des nanopartikulären Silber (OECD Referenzmaterial NM 300) auf humane Knochenzellen in vitro untersucht.
Methodik: Von 10 Patienten wurden Osteoblasten isoliert und im Monolayer proliferiert. Die Osteoblasten aus Passage 1 wurden in einer Dichte von 3000 Zellen/well in 96 Well-Platten ausgesät und für 48 Stunden mit Nanosilber in den Konzentrationen (0 ppm, 1 ppm, 10 ppm, 100 ppm, 1000 ppm) kultiviert. Anschließend wurden die Proliferation (BrdU) und die Vitalität (WST-1) der Zellen sowie die Zytotoxizität (LDH) der Substanz photometrisch gemessen und der Einfluß auf die Apoptoserate mittels Caspase Essay untersucht.
Ergebnisse: Die 3 Messparameter zeigten, dass es bei einer Konzentration von 1 ppm zu keiner relevanten Veränderung der Vitalität im Vergleich zur Kontrolle (0 ppm) kommt. Bei 10 ppm kam es zu geringer Abnahme der Proliferation bei gleichzeitiger erhöhter Zytotoxizität. Dieser Effekt war bei 100 ppm noch verstärkt. Ab einer Konzentration von 1000 ppm geht die Proliferation und Vitalität signifikant zurück und die Zytotoxizität im LDH-Test steigt signifikant an. Für die Apoptoserate zeigte sich keine signifikante Erhöhung in den verschiedenen Nanosilberkonzentrationen.
Schlussfolgerung: Unsere Versuche zeigen, dass zwischen 1 und 10 ppm noch keine Zytotoxizität des nanopartikulären Silbers vorliegt. Bei höheren Konzentrationen reduzieren sich die Proliferationsrate und die Vitalität. Um negative Auswirkungen für die Patienten zu vermeiden, ist eine Freisetzung von maximal 10 ppm nanopartikulärem Silber aus dem implantierten Biomaterial zu fordern.
Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2014). Berlin, 28.-31.10.2014. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2014. DocWI59-1330
doi: 10.3205/14dkou434 , urn:nbn:de:0183-14dkou4345
Published: October 13, 2014
© 2014 Schaumburger et al.
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