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125. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

22. - 25.04.2008, Berlin

In vivo Analyse der inflammatorischen und angiogenen Gewebereaktion auf calciumphosphathaltige Scaffolds für das Tissue Engineering von Knochen

Meeting Abstract

  • D. Junker - Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Deutschland
  • corresponding author M.W. Laschke - Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Deutschland
  • M. Rücker - Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
  • C. Carvalho - FMF Freiburger Materialforschungszentrum und Institut für Makromolekulare Chemie, Albert-Ludwigs-Universität, Freiburg
  • M.D. Menger - Institut für Klinisch-Experimentelle Chirurgie, Universität des Saarlandes, Homburg/Saar, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 125. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. Berlin, 22.-25.04.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. Doc08dgch9113

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2008/08dgch211.shtml

Veröffentlicht: 16. April 2008

© 2008 Junker et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Beim Tissue Engineering dienen Scaffolds als extrazelluläre Matrizes, die mit Zellen besiedelt und so anschließend als Gewebekonstrukte zur Auffüllung von Defekten in den Patienten implantiert werden können. Speziell für den Knochenersatz durch Tissue Engineering sollten Scaffolds benutzt werden, welche in ihrer Zusammensetzung der natürlichen Knochenmatrix gleichen sowie eine rasche Vaskularisierung bei gleichzeitig entzündungsarmer Inkorporation gewährleisten. Sowohl synthetisch hergestelltes Hydroxylapatit als auch azelluläres Dentin bestehen wie natürlicher Knochen hauptsächlich aus Calciumphosphat und erfüllen somit diese Materialeigenschaften. Das Ziel dieser Studie war es daher, die inflammatorischen und angiogenen Gewebereaktionen auf diese Biomaterialien näher zu untersuchen.

Material und Methoden: Poröse dreidimensionale Scaffolds (~3 x 3 x 1mm) aus Hydroxylapatit (n=8) und isogenem azellulärem Dentin (n=8) wurden in die Rückenhautkammer von balb/c Mäusen implantiert. Zusätzlich wurde die Schädelkalotte (n=8) von Spendermäusen isoliert und daraus Scaffolds mit vergleichbarer Porengröße und Form hergestellt, die ebenfalls in Rückenhautkammern implantiert wurden. Leere Rückenhautkammern ohne Scaffold-Einlage dienten als Kontrolle (n=8). Zur Beurteilung der Biokompatibilität und Inkorporation der verwendeten Scaffolds erfolgte anschließend mit Hilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie die quantitative Analyse der venulären Leukozyten-Endothelzell-Interaktion und der makromolekularen Gefäßpermeabilität sowie der Angiogenese und Vaskulariserung der Implantate über einen Zeitraum von 14 Tagen. Zusätzlich wurde das Einwachsen der Scaffolds in das umliegende Empfängergewebe histologisch untersucht.

Ergebnisse: Die Implantation der Hydroxylapatit- und Dentin-Scaffolds zeigte einen leichten Anstieg der Zahl aktivierter Leukozyten (adhärente Leukozyten am 10. Tag: 124±18 Zellen/mm² und 125±17 Zellen/mm²) im Vergleich zur Kontrollgruppe (49±13 Zellen/mm²). Diese zelluläre Entzündungsreaktion ging mit einer Erhöhung der Gefäßpermeabilität (0,64±0,02 und 0,65±0,02 vs. 0,49±0,03; p<0,05) einher, welche vergleichbar war mit der Gefäßpermeabilität nach Implantation von isogenem Knochen (0,69±0,01). Sowohl Hydroxylapatit- als auch Dentin-Scaffolds induzierten eine deutliche angiogene Reaktion des Empfängergewebes, welche zur kompletten Vaskularisierung der Implantate bis zum 14. Tag führte. Interessanterweise zeigte sich, dass die Dichte der neu gebildeten Kapillaren nach Implantation der Hydroxylapatit-Scaffolds geringer war als nach Implantation der Dentin-Scaffolds (127±11 cm/cm² vs. 252±9 cm/cm²; p<0,05). Histologisch zeigte sich 14 Tage nach Implantation der Biomaterialien, dass sowohl Dentin- als auch Hydroxylapatit-Scaffolds eine deutliche Gewebereaktion mit der Ausbildung eines gut vaskularisierten Granulationsgewebes induzierten, die vergleichbar war mit der Gewebereaktion auf implantierten Knochen.

Schlussfolgerung: Diese Studie zeigt, dass calciumphosphathaltige Scaffolds aus Hydroxylapatit und Dentin sowohl bezüglich Vaskularisierung als auch Biokompatibilität durchaus mit nativem Knochen vergleichbar sind. Sie stellen somit adäquate Biomaterialien für das Tissue Engineering von Knochen dar.