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Fragestellung: NTAngiogenese ist für die Knochenheilung und für die stabile Osseointegration von Knochenersatzmaterialien von essentieller Bedeutung. Da heutige Biomaterialien keine intrinsische angiogene Potenz besitzen wird u.a. versucht angiogene Wachstumsfaktoren wie z.B. VEGF aus den Materialien freizusetzen, um die Gefässneubildung anzuregen. Hierbei scheint eine langfristige Bioverfügbarkeit von Wachstumsfaktoren vorteilhaft. Konventionelle Beschichtungsmethoden führen jedoch zu einer unmittelbaren Freisetzung der gebundenen Proteine und somit zu einer limitierten Bioverfügbarkeit. Mittels einer Kopräzipitationstechnik konnte zuvor eine langfristige, zellvermittelte Freisetzung bioaktiver Proteine in vitro erreicht werden. Hierauf basierend wurde nun der Einfluss verschiedener VEGF Freisetzungskinetiken auf die Gefäss- und die Knochenneubildung nach Implantation von Kalziumphosphatkeramiken untersucht.

Methodik: VEGF (5 µg/ml und 1 µg/ml) wurde an biphasische Kalziumphosphat (CaP) Keramiken adsorbiert und in einer übersättigten CaP Lösung auf die Keramiken kopräzipitiert. Die passive Freisetzung von VEGF und die zellvermittelte Freisetzung durch Monozyten / Makrophagen und Osteoklasten wurde in vitro über 19 Tage mit ELISA analysiert. Zur Untersuchung von Angiogenese und Knochenformation in vivo wurden VEGF beschichtete Keramiken in ein Schädelfenstermodell in BALB/c Mäuse (n=36) implantiert. Die Vaskularisation der Keramiken wurde intravitalmikroskopisch über 28 Tage analysiert. Die Quantifizierung der Knochenneubildung erfolgte histomorphometrisch.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Kopräzipitation führte im Vergleich zur oberflächlichen Adsorption zu einer Reduktion der initialen (erste 24h) Freisetzung von VEGF [350±10 ng vs. 627±28 ng, p<0.05]. Durch Osteoklasten wurde eine anhaltende, zellvermittelte Freisetzung von kopräzipitiertem VEGF induziert [37±4 ng/72h]. In vivo führte adsorbiertes VEGF nicht zu einer anhaltenden Stimulation der Angiogenese und der Knochenformation. Kopräzipitiertes VEGF induzierte eine dosisabhängige Steigerung der Angiogenese und, bei einer Konzentration von 5 µg/ml, eine verstärkte Knochenneubildung (Tabelle 1 [Tab. 1]).

Wie unsere in vivo Resultate zeigen konnte durch die lokale Applikation von VEGF die Vaskularisation und die Osseointegration von CaP Keramiken optimiert werden. Hierbei kommt der Freisetzungskinetik eine entscheidende Bedeutung zu. Die mit der Kopräzipitation erzielte langfristige Verfügbarkeit von VEGF führte zu einer deutlichen Steigerung von Angiogenese und Knochenneubildung. Dagegen konnte durch die kurzfristige Freisetzung von VEGF nach konventioneller Adsorption keine nachhaltige Verbesserung der untersuchten Parameter erzielt werden.