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Einfluß mechanischer Langzeitbelastung auf den ECM-Gehalt von Knorpel- Ersatzgewebe
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Veröffentlicht: | 19. Oktober 2004 |
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Fragestellung
Ein Problem des Tissue Engineerings von Knorpelersatzgeweben besteht in der ungenügenden biochemischen Zusammensetzung und Festigkeit gezüchteter Biokomposite. Ziel der Studie war zu prüfen, ob mechanische Belastung von Chondrozyten in einer geeigneten 3D Matrix zu einer verbesserten Präkonditionierung der Konstrukte für den Einsatz im Gelenk führt.
Methoden
Porcine Chondrozyten wurden in einer Kollagen 1/3; einer Kollagen/ Hydroxylapatit; einer Poly- Urethan; oder einer Chitosan Matrix kultiviert. Für die mechanische Belastung (21 Tage) wurde ein Reaktor in eine Materialprüfmaschine integriert und mit 5% O2 und 6% CO2 betrieben. Über einer statischen Belastung von 10% der Probendicke wurden dynamische Belastungszyklen (~0,1Hz; ± 5%, 45min) gefahren, die von Ruhephasen (10% statisch; 5,25 h) unterbrochen wurden. Der Proteoglycan- und der Kollagen Typ2- Gehalt wurden quantifiziert.
Ergebnisse
Einzig die Chitosan-Matrix erfüllte die Ansprüche in den wichtigsten Kriterien wie Zellkompatibilität (Vitalität ≥90%); Erhalt des chondrozytären Phänotyps; Besiedelungseigenschaften und Verteilung der Zellen. Während im Kulturverlauf in den Chitosan- Zellkonstrukten lediglich ein leichter Anstieg in dem Proteingehalt an Proteoglycanen und Kollagen Typ2, den wichtigsten ECM- Molekülen des artikulären Knorpels zu finden war, zeigte sich in den belasteten Gruppen ein deutlicher Anstieg im Gehalt dieser Proteine.
Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse deuten auf einen stimulatorischen Effekt mechanischer Belastung bei der Kultivierung von Knorpelersatzkonstukten hin.