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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie
73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie
95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie
50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie und Unfallchirurgie

21. - 24.10.2009, Berlin

Rekonstruktion von critical size Defekten mit BMP-2-dotierten PLLA Nanofaser Scaffolds im Rattenmodell

Meeting Abstract

  • P. P. Rößler - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • S. Fuchs-Winkelmann - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • C. Theisen - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • J. Schaefer - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • J. R. Paletta - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • M. D. Schofer - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie. 73. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie, 95. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, 50. Tagung des Berufsverbandes der Fachärzte für Orthopädie. Berlin, 21.-24.10.2009. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2009. DocEF12-676

DOI: 10.3205/09dkou022, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0220

Veröffentlicht: 15. Oktober 2009

© 2009 Rößler et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Der Ersatz zerstörter biologischer Strukturen mittels Tissue Engineering hat in den letzten Jahren erheblich an Bedeutung gewonnen. Unter den verschiedenen Biomaterialien stellen elektrogesponnene Nanofasern als Trägersubstanz einen viel versprechenden Ansatz dar. Nach umfangreichen in vitro Untersuchungen wurde die Biokompatibilität, Osteoinduktivität und Osteokonduktivität einer PLLA Nanofasermatrix und einer BMP-2-dotierten PLLA Nanofasermatrix (BMP-2-PLLA) am Tiermodell untersucht.

Methodik: Hierzu verwendeten wir 120 männliche skelettreife Sprague-Dawley Ratten. Diese wurden zu Beginn des Versuches in vier Gruppen aufgeteilt. Jedes Tier erhielt im Rahmen der operativen Intervention zwei hochfrontal gelegene Kalottendefekte von 5 mm Innendurchmesser (critical size defect). In Gruppe 1 wurden alle Defekte ungefüllt belassen (Negativkontrollgruppe), Gruppe 2 erhielt ein bovines Spongiosa-Implantat (Tutonbone®) (Positivkontrollgruppe), Gruppe 3 ein PLLA-Nanofaser-Implantat und Gruppe 4 ein BMP-2-PLLA-Nanofaser-Implantat. Nach Beobachtungszeiträumen von 4, 8 und 12 Wochen wurden jeweils zehn Tiere aus jeder Gruppe geopfert, eine Blutprobe abgenommen und die Kalottendefekte mit dem umgebendem Knochensaum entnommen. Die Aufarbeitung der Proben erfolgt im Anschluss an die Fixierung und Entkalkung des Gewebes mit histologischen und immunhistochemischen Untersuchungen. Aus den Blutserumproben wurden Parameter des Knochenstoffwechsels und Entzündungswerte bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: In allen Gruppen fand eine vergleichbare konstante Gewichtszunahme der Tiere statt. Die laborchemischen und histologischen Untersuchungen ergaben keinen Anhalt für eine Entzündungsreaktion auf die verwendeten Implantate. Analysen im polarisierten Licht zeigten eine gute Osteointegration der Nanofasern über den gesamten Beobachtungszeitraum sowohl in der PLLA- als auch in der BMP-2-PLLA-Gruppe. In der BMP-2-PLLA Gruppe wurde histologisch jedoch eine deutlich bessere Knochenregeneration als in der PLLA-Gruppe festgestellt. Während die Ossifikation in der PLLA-Gruppe nur randständig voranschreitet, bilden sich in der BMP-2-PLLA Gruppe multifokale Ossifikationsherde im gesamten Defektareal aus. Der Leerdefekt der Negativkontrollgruppe zeigt dagegen im Verlauf keine Regeneration. Die Rekonstruktion von großen Knochendefekten der Rattenkalotte mittels BMP-2-PLLA Nanofasermatrices führt zu einer schnellen knöchernen Durchbauung des Defektareals. Es findet keine Entzündungs- oder Immunreaktion gegen das Implantat statt. Die Funktionalisierung elektrogesponnener PLLA Nanofasern mit BMP-2 führt somit zu einer schnelleren Regeneration von Knochendefekten.