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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

Dotierung von elektrogesponnenen PLLA-Nanofasern mit RGD-Sequenzen – Einfluss auf hMSC

Meeting Abstract

  • M. D. Schofer - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • S. Bockelmann - Universitätsklinikum Giessen und Marburg, Standort Marburg, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • A. Walz - Philipps-Universität, Fachbereich Chemie, Marburg, Germany
  • J. H. Wendorff - Philipps-Universität, Fachbereich Chemie, Marburg, Germany
  • J. R. Paletta - 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

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. DocPO17-141

DOI: 10.3205/09dkou691, URN: urn:nbn:de:0183-09dkou6917

Published: October 15, 2009

© 2009 Schofer et al.
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Fragestellung: Der Einsatz von geeigneten Trägermaterialien zur Behandlung von Knochendefekten mittels Tissue Engineering gewinnt zunehmend an Bedeutung. Zielstellung ist die Etablierung einer bioaktiven Matrix, mit der ein direkter Einfluss auf die Geweberegeneration ermöglicht werden kann. Das Elektrospinning von Nanofasern ermöglicht diese gezielte Beeinflussung der physiko-chemischen Eigenschaften polymerer Verbindungen. In vorangegangenen Studien konnte gezeigt werden, dass Kollagen-Nanofasern einen positiven Einfluss auf Wachstum und Differenzierung von Stammzellen besitzen, welcher zu einem großen Teil auf die RGD-Integrin-Wechselwirkung zurückgeführt wird. Ziel der hier vorliegenden Studie war es, diese Eigenschaft auf PLLA-Nanofasern zu übertragen.

Methodik: Kommerziell erhältliche RGD-Peptide (cyklo Arg-Gly-Asp (Cyclo(-RGDfK) AnaSpec, Inc. San Jose, USA), wurden entweder durch Emulgierung (PLLA-cRGD (s)) oder Suspendierung in Wasser (PLLA-cRGD (d)) in PLLA-Nanofasern eingesponnen. Die Charakterisierung der Fasern erfolgte mittels Rasterelektronenmikroskopie sowie der Bestimmung der Wasserkontaktwinkel. Zur Bestimmung von Adhäsion, Zellwachstum und Differenzierung von Stammzellen an den jeweiligen Fasertypen wurden humane mesenchymale Stammzellen (hMSC) von 3 unterschiedlichen Spendern unter Wachstumsbedingungen kultiviert. Die Analyse erfolgte mittels Bestimmung der Proliferation durch Fluoreszenzmikroskopie und Genexpression (qPCR) von alkalischer Phosphatase, Kollagen und Osteocalcin.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die unterschiedliche Einbringung der RGD-Peptide führte zu unterschiedlichen Verteilungsmustern in den Fasern. Dabei zeigten Stammzellen eine bessere Adhäsion auf PLLA-cRGD (d) Fasern. Dieser Vorteil ging allerdings im Laufe der Zeit in der Kultur verloren. Im Gegensatz dazu führte die Kultivierung von hMSC auf PLLA-cRGD (s) Fasern zu einer verstärkten Expression von Kollagen und Osteocalcin.

Die hier verwendeten Varianten von RGD-Sequenzen besitzen bei der Inkorperation in PLLA-Nanofasern einen positiven Einfluss auf hMSC. Dabei scheinen die Fasern, in welche RGD mittels Emulgierung eingebracht werden, einen osteoinduktiven Effekt zu besitzen.