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Einleitung: Bei der Nutzung herkömmlicher Nahtmaterialien in der chirurgischen Praxis kommt es immer wieder zu einer beträchtlichen Anzahl an Nahtinsuffizienzen, die den Wundheilungsprozess verzögern. Eine zusätzliche Herausforderung stellt das begrenzte Operationsfeld bei minimal invasiven Eingriffen dar. Dabei liegt die Schwierigkeit in der optimalen Festigkeit des Nahtverschlusses unter eingeschränkter Sicht. Daher werden neue Polymere entwickelt. Diese vollständig abbaubaren Materialien mit Formgedächtnis (FG)-Effekt könnten potentiell in der Lage sein, durch temporär versetztes Korrigieren der Naht (selbstknotend, selbstfestziehend) nahtabhängige Komplikationen zu reduzieren. Ziel der Arbeit war es, die Biokompatibilität dieser neuen FG-Materialien an hand eines in vitro Modells zu prüfen und die FG-Materialien mit konventionellen Nahtmaterialien zu vergleichen.

Material und Methoden: Bioabbaubare thermoplastische Polymere wurden auf der Basis von Monomeren (Bausteinen) bereits etablierter Nahtmaterialien synthetisiert. Diese Multiblock Copolymere bestanden aus Poly(p-dioxanon) (PPDO) und Poly(ε-caprolacton) (PCL) mit einem Blockverhältnis von 40/60 und 50/50 Masse-% und PPDO und Poly-(alkylenglycoladipinat) (Diorez) mit Blöcken im Verhältnis von 50/50 Masse-%. Das PPDO/PCL-Material verfügte bei entsprechender Programmierung über einen thermischen FG-Effekt im Bereich der Körpertemperatur. Die Polymere wurden zu Scheiben extrudiert und mit Ethylenoxid sterilisiert. Nach der Sterilisation wurden die Materialien mittels Gaschromatographie auf leichtflüchtige Rückstände untersucht. Als Referenzmaterial für die Biokompatibilitätsuntersuchungen wurde Polypropylen, ein gebräuchliches Polymer für Nahtmaterialien, in Form von Folien eingesetzt.Für die Biokompatibilitätstests (Zelladhäsion, -proliferation, -morphologie und funktionelle Aktivität) wurden Humane Nabelschnurendothelzellen (HUVEC) und humane Fibroblasten, für Zytotoxizitätsuntersuchungen 3T3 Mausfibroblasten eingesetzt. Dabei kamen Verfahren wie Zellzählung mittels Neubauer-Zählkammer und dem CASY-System (Cell Counter and Analyser System), MTT-, XTT-Test, LDH-Test, FDA-Färbung, Immunfluoreszenzverfahren und ein Prostacyclin-Assay zur Anwendung.

Ergebnisse: Die Materialien zeigten im Test nach ISO 10993-5 mit 3T3 Mausfibroblasten keine zytotoxische Wirkung. Die Untersuchungen mit HUVECs und Humanfibroblasten hinsichtlich der Zell-Material-Wechselwirkung (Adhäsion, Proliferation) belegten eine gute Biokompatibilität für PPDO/Diorez. Die Adäsion von HUVECs auf PPDO/PCLs war dagegen geringer (Abbildung 1 [Abb. 1], Abbildung 2 [Abb. 1]). Eine Oberflächenbeschichtung mit Zelladhäsionsproteinen wie Fibronektin, Fibrinogen oder Collagen verbesserte die Zelladhäsion und –proliferation auch auf den PPDO/PCL-Materialien (Abbildung 3 [Abb. 1]). Morphologisch zeigten sich, bei Anfärbung von Aktin und vWF, in Abhängigkeit vom Material Unterschiede. Die Funktionalität der Zellen in Bezug auf ihre antikoagulante Wirkung war auf jedem Material vorhanden.

Schlussfolgerung: Die betrachteten bioabbaubaren Polymere haben sich in den durchgeführten in vitro Versuchen als biokompatibel und damit als vielversprechende Materialien für eine Anwendung als Implantatmaterial erwiesen. Bei einem möglichen in vivo Einsatz könnten sie durch eine optimale Festigkeit des Knotens und einer einstellbaren Resorptionszeit zu einer guten Wundheilung und damit einer verbesserten postoperativen Kreislaufstabilisierung und damit einer kürzeren Genesungszeit beitragen.