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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Experimentelle Fertigung einer zellbesiedelten biologischen Matrix zur Deckung osteochondraler Läsionen

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Deva Ariadne Stark - Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Germany
  • Michael Jagodzinski - Medizinische Hochschule Hannover, Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany
  • Stefan Budde - Orthopädische Klinik 2 im Annastift, Med. Hochschule Hannover, Hannover, Germany
  • Christof Hurschler - Medizinische Hochschule Hannover, Orthopädische Klinik, Labor für Biomechanik und Biomaterialien, Hannover, Germany
  • Christian Krettek - Medizinische Hochschule Hannover, Unfallchirurgische Klinik, Hannover, Germany
  • Carl Haasper - Med. Hochschule Hannover, Klinik für Unfallchirurgie, Hannover, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocGR19-1127

DOI: 10.3205/12dkou493, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou4937

Published: October 2, 2012

© 2012 Stark et al.
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Fragestellung: Bei den bisher klinisch etablierten Strategien zur Generierung chondrogenen Ersatzgewebes mit den Methoden des Tissue Engineering sind die Patienten in der Regel auf mehrere operative Eingriffe angewiesen.

Ziel dieser Studie war die experimentelle Modifikation der 3. Generation der matrixassoziierten ACT mit dem Ziel der Applizierbarkeit als einzeitiges Verfahren.

Methodik: Humane stromale Zellen aus dem Knochenmark (hBMSCs) des Beckenkamms wurden während unfallchirurgischen Eingriffen gewonnen, isoliert, passagiert und mit einer Konzentration von 107 Zellen pro Konstrukt in eine biologische Hybridmatrix (CaReS Gel, Arthro-Kinetics, Krems a.D., Österreich und Tutobone, Tutogen Medical GmbH, Neunkirchen a. Br., Germany) transferiert. In einer speziell entwickelten und bereits publizierten Apparatur wurden Druck- und Vakuumkräfte genutzt um in kurzer Zeit durch Kompression ein stabiles Konstrukt zu erstellen. Untersucht wurde die Wirkung modulierter Zugkräfte die Konstruktstruktur, Kompressionskinetik, Versagen des Kontrukts und Zellvitalität. Ein p<0.05 wurde als statistisch signifikant betrachtet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Histologisch ergab sich eine homogene Zellverteilung, wobei die Struktur der Konstrukte mit erhöhtem Vakuumsog dichter und filamentöser erschien. Die beste Zellvitalität wurde bei 100 mmHg Sog beobachtet. Mit steigendem Sog nahm die Zellvitalität signifikant ab und war auch bei 75 mmHg reduziert (p<0,0001). Nach 2 Stunden Kompression in der Glas-Apparatur zeigten Konstrukte bei 125 mmHg Vakuumsog eine signifikant höhere Kompressionsgeschwindigkeit als bei 75 mmHg (p<0,05). Die biomechanische Testung in der Zwick Materialprüfmaschine zeigte ein späteres Versagen der Konstrukte, die bei höherem Sog erstellt worden sind. Diese experimentelle Studie zeigt, dass die Fertigung eines mit hBMSCs besiedelten osteochondralen Konstrukts in einem kurzen Zeitraum, also während einer Operation, möglich ist. Die Stärke des Vakuumsogs beeinflusst die Struktur des Konstrukts, die Zellvitalität, Kompressionsgeschwindigkeit sowie das Konstruktversagen.

Ein hoher Vakuumsog verbessert die biomechanischen Eigenschaften des Konstrukts, wird jedoch durch die Zellvitalität begrenzt. Eine balancierte Kompression mit Rücksicht auf die Zellvitalität, zum Beispiel bei 100 mmHg in unserem System, kann die für den klinischen Einsatz notwendige, zeitsparende Herstellung eines osteochondralen Konstrukts ermöglichen, um in einer einzigen Operation Zellentnahme und Konstruktimplantation zu realisieren. Dies bietet eine neue Perspektive für die Behandlung osteochondraler Defekte.