MAGNEZIX® – ein Meilenstein in der Werkstoff-Forschung
Metall, das vom Körper in Knochen umgewandelt wird? Was im ersten Moment utopisch erscheint, ist nach Jahren der Werkstoff-Forschung endlich Realität geworden: Ein zugelassener metallischer Werkstoff für bioabsorbierbare Implantate - MAGNEZIX®. Die aus diesem vollkommen neuartigen Material hergestellten MAGNEZIX® Implantate sind in ihrer mechanischen Stabilität mit bisherigen Metallsystemen bspw. Schrauben und Kirschner-Drähten aus Titan oder Stahl vergleichbar, werden aber sukzessive vom Körper abgebaut und durch Knochenmaterial ersetzt. Unsere Implantate sind deshalb die ersten transformierbaren Metallimplantate weltweit.
Der Werkstoff MAGNEZIX®
MAGNEZIX® ist eine magnesiumbasierte Legierung, die zwar metallische Eigenschaften aufweist, sich jedoch im Körper vollständig abbaut und dabei zu Knochengewebe transformiert wird. Die biomechanischen Eigenschaften von MAGNEZIX® sind denen des menschlichen Knochens sehr ähnlich. Die Legierung entstammt dem Legierungssystem MgYREZr nach DIN EN 1753 und hat einen Magnesiumanteil von über 90 Prozent, eine Korngröße von unter 10 µm und wird in einem sog. pulvermetallurgischen Prozess hergestellt. Damit wird eine Zugfestigkeit erreicht, die deutlich höher liegt als die von resorbierbaren Polymeren (PLA/PGA), nämlich im idealen Bereich zwischen Knochen und Titan.
Einige Studien konnten zusätzlich zeigen, dass Magnesiumlegierungen osteokonduktive Eigenschaften aufweisen. Ebenso konnte nachgewiesen werden, dass Abbauprodukte von Magnesium anti-bakteriell und infekthemmend wirken können.
MAGNEZIX® ist gut verträglich: Es enthält weder Nickel oder Aluminium, ebenso sind für die Legierungsbestandteile keine Allergien bekannt (hohe Biokompatibilität). Und auch das absorbierte Magnesium belastet den Körper nicht, da es über einen langen Zeitraum abgebaut wird und gegenüber dem Gesamtkörperhaushalt nicht ins Gewicht fällt: Etwa 150 mg Magnesium pro Implantat (CS 3.2, 20 mm Länge) entsprechen ungefähr dem Gehalt drei großer Flaschen handelsüblichen Mineralwassers und liegen weit unter dem, was man mit Mg-Tabletten als Nahrungsergänzung zu sich nehmen kann.
Die biomechanischen Eigenschaften (wie E-Modul und Zug-/Druckfestigkeit) von Magnesium liegen näher am menschlichen Knochen als die von Titan und sind denen von Polymeren deutlich überlegen - das ideale Material für ein innovatives Implantat.
Das "ideale" Implantat verschwindet von allein
MAGNEZIX® basiert auf einer Magnesiumlegierung und weist metallische Eigenschaften (Stabilität, Belastbarkeit, radiologische Sichtbarkeit) auf, jedoch wird es im Körper vollständig abgebaut und durch körpereigenes Gewebe ersetzt. Mit zunehmender Regeneration und Tragfähigkeit kann der heilende Knochen kontinuierlich mehr Last aufnehmen und sich der Belastung anpassen, dadurch kann der Heilungsverlauf positiv beeinflusst werden.
Patienten möchten nicht, dass nach einer Operation Metall dauerhaft im Körper zurückbleibt. Sie wollen sich aber auch keiner Metallentfernung unterziehen, da sie sich des OP- und Infektionsrisikos bewusst sind und mobil bleiben möchten. Als Material für Implantate besitzt MAGNEZIX® die ideale Kombination von Eigenschaften für einen temporären und dennoch stabilen Lastträger, auf den Mediziner lange gewartet haben.
Erst heilen, dann auflösen. MAGNEZIX® stabilisiert den heilenden Knochen solange, bis er allein genug Last aufnehmen und tragen kann (Funktionsphase). Danach wird das Implantat vom Körper immer weiter abgebaut (Absorptionsphase). Permanente Implantate verbleiben hingegen dauerhaft im Körper und können Probleme bzw. Folgekomplikationen verursachen - MAGNEZIX® wird zu körpereigenem Knochengewebe umgewandelt.
Eine neue Dimension in der bildgebenden Diagnostik
MAGNEZIX® Schrauben und Pins sind metallische Implantate. Jedoch sind die Störsignale sowohl in der Computertomografie als auch der MRT-Diagnostik auf ein Minimum reduziert – die Implantate erzeugen kaum Artefakte. Dies verbessert die Bildbeurteilbarkeit für Chirurgen und Radiologen deutlich. Darüber hinaus zeigen Implantate aus MAGNEZIX®, im Gegensatz zu herkömmlichen Produkten aus Stahl oder Titan, keine nennenswerte Temperaturerhöhung im MRT.
MAGNEZIX® (obere Bildreihe) erzeugt im Vergleich zu Titan (unten) deutlich weniger Artefakte bzw. Störungen in bildgebenden Diagnoseverfahren.
OSTEOKONDUKTIV. INFEKTHEMMEND. MAGNEZIX®.
MAGNEZIX® besitzt osteokonduktive Eigenschaften. In-vitro-Ergebnisse zeigen nicht nur eine hohe Vitalität humaner Osteoblasten (Knochenzellen), sondern sogar die Stimulation in Proliferationstests (Wachstum und Vermehrung). Sowohl die Degradation (Abbau) des Implantates als auch die Knochenneubildung (Osteoid) an der Oberfläche des degradierten Implantats wurden mit histologischen Aufnahmen nachgewiesen und bestätigt. Der Abbau des in einem MAGNEZIX® Implantat enthaltenen Magnesiums erfolgt auf dem Wege der Korrosion, wodurch ein basisches Milieu in direkter Implantatumgebung entsteht, in dem Bakterien weniger gut überleben, weshalb für MAGNEZIX® antiinfektiöse Eigenschaften zu erwarten sind.
Die histologischen Abbildungen zeigen die Phasen des Umbauprozesses einer MAGNEZIX® CS im Tiermodell Kaninchen. Dargestellt ist der Querschliff der kanülierten Kompressionsschraube nach verschiedenen postoperativen Zeiträumen.
Histologische Aufnahme einer implantierten MAGNEZIX® Compression Screw nach wenigen Tagen.
Einsetzender Umbau einer implantierten MAGNEZIX® Compression Screw nach einigen Monaten.
Umbau einer MAGNEZIX® Compression Screw in Calcium-Phosphat nach 12 Monaten mit deutlicher Knochenanlagerung.