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Fragestellung: Eine homogene Zellverteilung und ausreichende Primärstabilität des Konstruktes sind die Schlüssel zu einem geeigneten osteochondralen Transplantat. Das Ziel dieser experimentellen Studie war es, die Vorteile einer initialen Druckapplikation durch Kompressions- und Vakuumkräfte in den ersten 24 h Stunden der Zellkultur zu erfassen.

Methodik: Humane stromale Zellen aus dem Knochenmark (hBMSCs) des Beckenkamms wurden während unfallchirurgischen Eingriffen gewonnen. Die Zellen sind isoliert, passagiert und anschließend in eine biologische Hybridmatrix mit einer Konzentration 106 Zellen pro Milliliter transferiert worden. Als Material sind dafür das Gel des CaReS Systems und Tutobone (Ars Arthro, Esslingen und Tutogen Medical GmbH, Neunkirchen a. Br.) zum Einsatz gekommen. Druck- und Zugkräfte wurden in einer speziell entwickelten Glasapparatur auf das Konstrukt ausgeübt. Diese sind dann unterschiedlichen Stressprotokollen ausgesetzt worden (statisch, hydrostatisch und mechanisch). Die Effekte wurden quantitativ und qualitativ mittels Lichtmikroskopie zur Bestimmung der Matrixpenetration und Zellverteilung, sowie in einer biomechanischen Testmaschine mit speziellem Aufsatz evaluiert. Dabei sind unter anderem die maximale Versagenskraft und das Elastizitäts-Modul bestimmt worden.

Ergebnisse: Histologisch zeigte sich eine homogene und vitale Zellverteilung. Die initiale Kompression erhöhte signifikant die Primärstabilität wie die mechanischen Tests bewiesen. Die Einflüsse der dann folgenden Stressprotokolle zeigten dabei keine signifikanten Differenzen.

Schlussfolgerungen: Ziel der Untersuchung war es, die Antwort auf eine initiale Druckapplikation durch Kompressions- und Vakuumkräfte auf eine mit hBMSC besiedelte 3 D Hybridmatrix in den ersten 24 h Stunden der Zellkultur zu untersuchen. Die Integration eines kombinierten mechanischen und hydrostatischen Stimulationsprotokolls kann zu Vorteilen der strukturellen und biomechanischen Eigenschaften eines osteochondralen Konstruktes, erzeugt mit Methoden der regenerativen Medizin, führen. Dieser Ansatz zeigt neue Möglichkeiten zum Management der Folgen von Gelenkverletzungen und degenerativen Erkrankungen auf.