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68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für Physiotherapie – Zentralverband der Physiotherapeuten/Krankengymnasten

19. bis 23.10.2004, Berlin

Prozedur, Qualität und 1-Jahresergebnisse von Gelenkflächenersatz nach dem tissue engineering Prozeß beim mini-pig

Meeting Abstract (DGU 2004)

  • presenting/speaker N. Meenen - Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Hamburg
  • J. Petersen - Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Hamburg
  • S. Nagel-Heyer - Technische Universität Hamburg-Harburg, Bioverfahrenstechnik, Hamburg
  • J. Rueger - Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Hamburg
  • P. Adamietz - Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Biochemie und Molekularbiologie, Hamburg
  • C. Göpfert - Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Biochemie und Molekularbiologie, Hamburg
  • R. Pörtner - Technische Universität Hamburg-Harburg, Bioverfahrenstechnik, Hamburg

Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie. Deutsche Gesellschaft für Orthopädie und orthopädische Chirurgie. Berufsverband der Fachärzte für Orthopädie. 68. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 90. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 45. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 19.-23.10.2004. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2004. Doc04dguN10-530

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgu2004/04dgu0725.shtml

Veröffentlicht: 19. Oktober 2004

© 2004 Meenen et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung

Knorpeldefekte stellen trotz der Möglichkeit osteochondraler Transplantation und Knorpelzelltransplantation ein noch schwerwiegendes und ungelöstes Problem dar. Große Entnahmedefekte vs. undefinierte Qualität der erst in situ differenzierenden knorpelähnlichen Regenerate lassen weiter auf ein ideales Implantat hoffen. Mit Tissue Engineering, Gewebeproduktion einer Gelenkfläche im Labor, kann mit kleinster Biopsiemenge ein belastbares Implantat erzeugt werden.

Methoden

Bei 16 erwachsenen Minipigs wurden zunächst Biopsien von Gelenkknorpel vom lateralen Patellagleitlager entnommen. Zunächst vierstufige In-Vitro-Produktion (Digestion, Proliferation, Alginate-Differenzierung, Chondrogenese) von biohybriden Gelenkflächenimplantaten auf einem Calciumphosphat-Träger ohne intrachondralen Träger. Die fertigen Implantate werden in 4.5mm durchmessende Gelenkflächendefekte an beiden Femurkondylen in der Hauptbelastungszone eingesetzt. Gleichzeitig kann die Qualität des Knorpels analysiert werden. Nach 2, 8, 26, 52 Wochen werden die Kondylen histologisch und radiologisch untersucht.

Ergebnisse

Keine operationsbedingten Komplikationen, alle Biopsieentnahmen führten zu der Produktion von 6 Gelenkflächenimplantaten und der Implantation von 2. Die Höhe der Knorpelschicht entsprach bei Implantation der natürlichen Knorpelschicht der Defektregion. Die Knorpelpellets enthalten überwiegend Collagen II und geringere Teile anderer Collagentypen (I,X). Der Halt der Knorpelpellets auf den Calciumphosphat-Träger war während Produktion, Implantation und bis Ende TV sicher, kein formschlüssig eingebrachtes Implantat löste sich vom Träger oder aus dem Defekt. Die Gelenke waren sofort postoperativ voll belastbar.

Alle Knorpeldefekte waren histologisch zu jedem Untersuchungszeitpunkt mit hyalinähnlichem Gewebe weitgehend im Niveau verschlossen. Es fand eine Reifung und ein Remodeling in und um das Implantat statt. Jederzeit war der Implantatknorpel an der Kontaktstelle hermetisch mit dem Empfängerknorpel verwachsen. Der synthetische Träger wurde materialentsprechend knöchern integriert, in einigen Fällen fand eine geringe Migration unter Last und geringe Degradation statt. Diese Niveaudifferenz des Gesamtimplantates wurde durch relative Zunahme des Knorpelanteils kompensiert.

Zukunftweisende Optimierungen werden aufgezeigt: Humane Zellen, Mesenchymale Stammzellen, Trägeroptimierung, kontinuierlicher Reaktorprozeß, Qualitätskontrolle

Schlussfolgerungen

Gewebezüchtung von einem autogenen hyalinen Gelenkknorpelimplantat eignet sich zur lasttragenden Knorpeldefektbehandlung im Grosstierversuch. Es entsteht eine hyalinähnlicher funktionsfähige Gelenkoberfläche. Eine von anderen Arbeitsgruppen verwendete 3-D-Matrix ist für eine strukturierte und differenzierte Chondrogenese überflüssig, bei unserem 4-stufigen Verfahren erzeugen die Chondrozyten die Matrix selbst. Der gesamte technische In-vitro-Prozess ist sicher, die Qualität der Knorpelimplantate histologisch und biochemisch reproduzierbar.

BMBF - Projekt 03 N 4012