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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

Stark guluronsäurehaltiges, ultrareines Alginat stimuliert optimal die Proliferation und Viabilität verkapselter primärer Chondrozyten

Meeting Abstract

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  • S. Heiligenstein - Universitätskliniken des Saarlandes, Orthopädische Klinik, Labor f. Experimentelle Orthopädie, Homburg, Germany
  • D.-M. Kohn - Universitätskliniken des Saarlandes, Klinik für Orthopädie und Orthopädische Chirurgie, Homburg, Germany
  • H. Madry - Universitätskliniken des Saarlandes, Orthopädische Klinik, Labor f. Experimentelle Orthopädie, Homburg, 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. DocEF20-1200

DOI: 10.3205/09dkou090, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou0901

Veröffentlicht: 15. Oktober 2009

© 2009 Heiligenstein et al.
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Gliederung

Text

Fragestellung: Verschiedene Trägermaterialien für Chondrozyten werden zur klinischen und experimentellen Knorpelreparatur verwendet. Alginat ist besonders gut geeignet, die Chondrogenese in dreidimensionaler Kultur zu unterstützen. Wir testeten die Hypothese, dass Unterschiede in der Viskosität und Reinheit des verwendeten Alginats direkt die Morphologie von Alginatsphäroiden und die Viabilität und Proliferation von verkapselten primären Chondrozyten beeinflußten.

Methodik: Sechs Alginate wurden untersucht: niedrigviskoses, stark mannuronsäure-haltiges Alginat (LVM) (Sigma); niedrigviskoses, stark guluronsäure-haltiges Alginat (LVG) (Fluka) und vier ultrareine Alginate (Novamatrix): niedrigviskoses und mittelviskoses, stark guluronsäure-haltiges Alginat (BioLVG, BioMVG) sowie niedrigviskoses und mittelviskoses, stark mannuronsäure-haltiges Alginat (BioLVM, BioMVM). Chondrozyten wurden enzymatisch aus Knorpelproben von Merinoschafen isoliert, im Monolayer kultiviert und standardisiert in Alginatsphäroiden verkapselt (106 Zellen/ml). Morphologie und Durchmesser der Zell-Sphäroide wurden durch inverse Mikroskopie an Tag 3 und 21 bestimmt. Über 3 Wochen in vitro wurden Viabilität und Proliferation der verkapselten Chondrozyten mittels Hämozytometrie und Trypan-Blau-Ausschluß in 3 unabhängigen Experimenten gemessen (Tag 0, 1, 3, 7, 14, 21; insgesamt 264 Sphäroide). Ein multivariantes Statistikmodell ermittelte die Signifikanz.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Ultrareine Alginate bildeten reproduzierbarere Sphäroide mit homogeneren Sphäroidstrukturen als ungereinigte Alginate. Der mittlere Sphäroiddurchmesser (mm) lag an Tag 3 zwischen 3,00±0,28 (LVM) und 3,40±0,09 (LVG) (P>0,05, n=4). Nach 21-tägiger Kultivierung war der Durchmesser um das 1,03 (LVM) –1,22-fache (LVG) reduziert. Bei Verkapselung (Tag 0) beinhalteten alle Sphäroide 1,6±0,5 x 104 lebende Chondrozyten mit einer Zellviabilität zwischen 86%(BioLVG)-100%(LVG). Über 3 Wochen proliferierten die Chondrozyten in den Sphäroiden aller Alginate um das bis zu 1,8-fache: BioLVM: 1,0±0,2; BioMVM: 1,1±0,4; LVG: 1,2±0,4; LVM: 1,2±0,6; BioMVG: 1,7±0,8; BioLVG: 1,8±0,8; je x104 Zellen. Die Zellviabilität der Chondrozyten übertraf in den ultrareinen Alginaten 90% am Tag 21, während sie in den nicht-gereinigten Alginaten auf unter 87% sank: BioMVG: 94,8±4,5%, BioLVM: 91,2±4,6%, BioLVG: 91,0±5,9%, BioMVM: 90,3±4,1%, LVG: 87,3±0,6%, LVM: 80,2±16%. Chondrozyten verkapselt in BioMVG-Alginat zeigten die höchste Viabilität: 94,8±4,5% und die zweithöchste Lebendzellzahl/Sphäroid: 1,7±0,8 x 104 Zellen am Tag 21 (n=6, P>0,05).

Unterschiedliche Zusammensetzung und Reinheit von Alginaten resultieren in unterschiedlichen Größen und Reproduzierbarkeiten von Alginatsphäroiden. In ultrareinem, mittelviskosen, stark guluronsäure-haltigem BioMVG-Alginat kultivierte Chondrozyten weisen die höchste Zellproliferation und Zellviabilität auf. BioMVG-Alginat könnte daher künftig in experimentellen und klinischen Studien vorrangig Anwendung finden.