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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie und 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

22. - 25.10.2008, Berlin

Rekonstruktion kritischer Röhrenknochendefekte mittels gestickter, 3-D Polycaprolacton-co-Lactid Scaffolds mit osteokonduktiver Oberflächenmodifikation und autologer Stammzellbesiedelung am Tiermodell Schaf

Meeting Abstract

  • C. Rentsch - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany
  • B. Rentsch - Catgut GmbH, Markneukirchen, Germany
  • R. Hess - Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien, Dresden, Germany
  • A. Breier - Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., Abteilung Verbundwerkstoffe, Dresden, Germany
  • D. Scharnweber - Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien, Dresden, Germany
  • H. Zwipp - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany
  • A. Biewener - Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Klinik für Unfall- und Wiederherstellungschirurgie, Dresden, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 72. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 94. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 49. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 22.-25.10.2008. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2008. DocEF11-729

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dkou2008/08dkou014.shtml

Veröffentlicht: 16. Oktober 2008

© 2008 Rentsch et al.
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Gliederung

Text

Einleitung: Die Auffüllung posttraumatischer oder tumorbedingter Knochendefekte stellt nach wie vor ein bedeutendes klinisches Problem dar. Unser Ansatz zum Tissue Engineering beinhaltet biologisch aktive Scaffolds besiedelt mit autologen Stammzellen. Bisherige Ergebnisse aus immundefizienten Nacktratten zeigten, dass eine Kollagen I und Chondroitinsulfat (Koll I/CS) Beschichtung zu einer verbesserten Knochenneubildung führt. Die Besiedlung mit humanen Stammzellen resultiert in einer verstärkten Matrixproduktion innerhalb der Scaffoldpads.

Fragestellung: Kann am kritischen Knochendefektmodell der Schaf-Tibia mittels biologisierter, textiler Scaffolds eine medizinisch relevante Knochenneubildung erreicht werden?

Material und Methoden: Sticktechnisch hergestellte flache 3-D Strukturen aus Polycaprolacton-co-Lactid (PCL) wurden mittels Bio-Surface-Engineering mit Koll I/CS biologisiert und mit ovinen mesenchymalen Stammzellen (oMSC) besiedelt. Das Knochenmark für die Präparation der autologen oMSC wurde durch eine Punktion des Beckenkamms gewonnen. Proliferation und Differenzierung der oMSC wurden mit verschiedenen biochemischen Assays in vitro untersucht. Über einen Zugang über dem Lig.patellae wurde die Insertionsstelle für den Marknagel aufgebohrt. Zwischen Hohmann-Haken wurde mit einer oszillierenden Säge ein Knochendefekt von 3 cm gesetzt. Koll I/CS beschichtete sowie Koll I/CS beschichtete und mit autologen oMSC besiedelte Scaffolds wurden für 12 Wochen in diesen Defekt implantiert. Radiologische Verlaufskontrollen, histologische, immunhistologische und computertomographische Untersuchungen zur Vaskularisierung und zur Knochenneubildung wurden durchgeführt.

Ergebnisse: Die aus dem Knochenmark isolierten ovinen Zellen konnten in vitro kultiviert, mittels humaner Stammzellmarker und multipotenter Differenzierung charakterisiert werden. Die oMSC konnten auf den Scaffolds proliferieren und osteogen differenzieren. Von bisher 10 operierten Schafen (5 = Koll I/CS; 5 = Koll I/CS/oMSC) wiesen 5 eine gute Knochenneubildung bis hin zur stabilen knöchernen Überbrückung auf. Der neu gebildete Knochen wuchs von den Frakturzonen aus in die Scaffolds. Drei Tiere wiesen eine deutliche, aber geringere Knochenneubildung auf und 2 Tiere konnten aufgrund von Osteosyntheseversagen nicht ausgewertet werden. Erste histologische Untersuchungen zeigten eine gute Vaskularisierung im gesamten Implantatbereich und eine Rekonstruktion des Knochenmarkkanals mit trabekularen Strukturen. Radiologisch konnten bisher keine Unterschiede zwischen zellbesiedelten und unbesiedelten Trägern in Bezug auf Knochenneubildung festgestellt werden.

Schlussfolgerung: Diese Studie beschreibt mit der Verwendung bioresorbierbarer, gestickter, tissue engineerter Scaffolds eine alternative Methode zur Rekonstruktion kritischer Knochendefekte im Röhrenknochen, mit der eine medizinisch relevante Knochenneubildung erreicht werden kann.