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Entwicklung eines biologischen Kniegelenksimulators zur dynamischen in-vitro-Kultivierung von artikulären Chondrozyten
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Autoren
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R. Müller-Rath
- Orthopädische Universitätsklinik, RWTH Aachen, Aachen, Germany
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A. Füglein
- Orthopädische Universitätsklinik, RWTH Aachen, Aachen, Germany
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T. Mumme
- Orthopädische Universitätsklinik, RWTH Aachen, Aachen, Germany
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S. Andereya
- Orthopädische Universitätsklinik, RWTH Aachen, Aachen, Germany
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K. Gavénis
- Orthopädische Universitätsklinik, RWTH Aachen, Aachen, Germany
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E. Füglein
- Labor für Maschinenelemente und Getriebetechnik, FH Würzburg-Schweinfurt, Schweinfurt, Germany
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U. Schneider
- Klinik für Orthopädie, Arthro Nova Clinic, Rottach-Egern, Germany
| Veröffentlicht: | 28. September 2006 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Die Veränderung der Syntheseleistung artikulärer Chondrozyten unter mechanischer Belastung in der in-vitro-Kultur ist ein bekanntes Phänomen. Ziel der Studie ist es, einen Biorektor für die Kultivierung von Chondrozyten zu konzipieren, welcher den Roll-Gleit-Mechanismus des Kniegelenkes imitiert und die Zellen somit einer physiologischeren Belastung während der in-vitro-Kultivierung aussetzt.
Methoden: Es wurde ein motorbetriebener Bioreaktor entwickelt, in welchem eine Tibiakomponente über einer feststehenden Femurkomponente eine Roll-Gleitbewegung durchführt. Die Femurkomponente dient als Probenaufnehmer. Beide Komponenten befinden sich in einer sterilen, temperierten, mit Nährlösung gefüllten Kammer. In einem Vorversuch wurden in die Femurkomponente zellulär besiedelte, verdichtete Kollagengelimplantate eingesetzt (2x105 Chondrozyten/ml Durchmesser 10 mm, Höhe 4 mm) und unter dynamischen Bedingungen kultiviert. Anschließend wurde die Zellzahl in dem Implantat ermittelt und es erfolgte die histologische und immunhistochemische Untersuchung.
Ergebnisse: Nach dem Kultivierungszeitraum fanden sich im Implantat vitale artikuläre Chondrozyten. Eine Proliferation hat in geringem Maße stattgefunden. Die Zellen waren über den Kultivierungszeitraum zur Synthese von Matrixkomponenten in der Lage.
Schlussfolgerungen: Der biologische Kniegelenksimulator erlaubt eine in-vitro-Kultiverung von Chondrozyten in einer dreidimensionalen Matrix unter kniegelenktypischer mechanischer Belastung. Mithilfe dieses Bioreaktors lassen sich unterschiedliche Techniken der Gelenkknorpelrekonstruktion vergleichend testen. Es bedarf weiterer Untersuchungen, um eine Veränderung der Syntheseleistung infolge der mechanischen Stimulation zu beurteilen.
