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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.