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Mechanische Eigenschaften von Zell-Matrix-Konstrukten im Rahmen des Knorpelersatzes
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Published: | November 11, 2003 |
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Fragestellung
Bei der Entwicklung von Matrices für den Knorpelersatz wurde bislang der Schwerpunkt auf biochemische Aspekte gelegt, während die mechanischen Eigenschaften eine untergeordnete Rolle spielten. Dargestellt werden soll eine Methode zur Quantifizierung der mechanischen Eigenschaften von kultivierten, knorpelähnlichen Proben.
Methoden
Humane, zunächst im Monolayer amplifizierte Chondrocyten wurden über Zeiträume von 2, 4 und 6 Wochen in einer 3D Matrix (Kollagen-I Matrix) in vitro kultiviert. Mit den mechanischen Tests (Materialprüfmaschine der Fa. Zwick, Prüfkopf mit einem Durchmesser von 4 mm) konnte das uniaxiale Kompressionsverhalten (Stabilität, Kriechverhalten, Retardation) untersucht werden. Die ermittelten Werte wurden in Relation zur Dicke der Präparate gesetzt und als Quotient berechnet.
Ergebnisse
Die Quotienten des Kriechverhaltens lagen im Median bei 0,285 mm/mm; der Median für das Retardationsverhalten lag bei 0,08 mm/mm. Nach Aufheben der mechanischen Belastung kam es in jedem Fall zu einer Wiederausdehnung des Gewebes; allerdings wurde innerhalb von 30 s die ursprüngliche Höhe der Proben nicht wieder erreicht. Signifikante Unterschiede der Werte in Abhängigkeit der Kultivierungsdauer konnten nicht nachgewiesen werden.
Schlussfolgerungen
Mit den Messmethoden konnten sowohl die Steifigkeit als auch die viskoelastischen Eigenschaften der kultivierten, knorpelähnlichen Proben quantifiziert werden. Die Testungen ermöglichen einen Vergleich der mechanischen Eigenschaften von unterschiedlichen Zell-Matrix-Konstrukten.