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Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012)

23.10. - 26.10.2012, Berlin

Modifikation von Nanofasern durch Verwendung wasserlöslicher Polymere und deren Einfluss auf Wachstum und Genexpression von primären Tenozten

Meeting Abstract

  • presenting/speaker Christina Theisen - Universität Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • Richard Stange - Universität Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany
  • Jürgen R. J. Paletta - Universitätsklinikum Gießen und Marburg GmbH, Klinik für Orthopädie und Rheumatologie, Marburg, Germany
  • Michael J. Raschke - Universität Münster, Klinik für Unfall-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie, Münster, Germany

Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2012). Berlin, 23.-26.10.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. DocPO14-1540

DOI: 10.3205/12dkou564, URN: urn:nbn:de:0183-12dkou5645

Published: October 2, 2012

© 2012 Theisen et al.
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Fragestellung: Elektrogesponnene Nanofasern weisen eine strukturelle Ähnlichkeit zur extrazellulären Matrix auf und können die Signaltransduktion und die Genexpression von Zellen positiv beeinflussen. So konnte in vorausgehenden Studien gezeigt werden dass Tenozten auf PLLA/Col-I Nanofasern eine höhere Genexpression von Kollagen I aufweisen. Im 3D Kulturmodell zeigt sich allerdings dass solche Scaffolds – aufgrund der geringen Porengröße – nicht oder nur unzureichend besiedelt werden. Dieses Problem könnte sich unter Verwendung von Opferfasern, welche sich nach Implantation auflösen und so Platz für einwandernde Zellen schaffen, umgehen lassen.

Die biokompatiblen und biodegradierbaren Polymere aus denen solche Opferfasern hergestellt werden sollten nach ihrer Auflösung das Wachstum und die Genexpression von Tenozten nicht beeinflussen.

Das Ziel dieser Studie ist es daher den Einfluss unterschiedlicher, elektroverspinnbarer, wasserlöslicher auf Tenozyten zu untersuchen.

Methodik: Primäre Rattentenozyten wurden in Gegenwart unterschiedlicher Konzentrationen (0-2% Endkonzentration) von PEO, PVA, PVP über einen Zeitraum von 4-22 Tagen kultiviert. Proliferation und Stoffwechselaktivität wurden mittels BRDU und MTT assay photometrisch bestimmt. Die Analyse der Apoptose wurde mittels TUNEL basierten Assays bestimmt. Die Migration wurde auf Chamber slides im modifizierten scatch assay nachgewiesen.

Die Genexpressionsanalyse der folgenden Parameter (Cyclin 1 D, Decorin, Biglycan, Kollagen Typ I, III, Tenascin und Tenomodulin) wurden mittels realtime-PCR quantifiziert. Alle Versuche wurden im Vergleich zu einer Kontrolle (Tenozyten ohne Zusatz) durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Die Untersuchungen zeigen dass keines der untersuchten Polymere eine Apoptose induziert. Darüber hinaus war auch kein Einfluss auf die Migration und die Genexpression von Zellen zu beobachten. Allerdings führen hohe Konzentrationen von PEO zu einem verminderten Wachstum von Tenozyten. Auch die Stoffwechselaktivität ist in Gegenwart von PEO gering reduziert. Eine Stoffwechselinduktion zeigt sich v.a. bei PVA.

Die untersuchten wasserlöslichen Polymere sind zur Elektroverspinnbarkeit potentiell geeignet und bereits in der Literatur ausführlich beschreiben. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass diese Polymere (mit Ausnahme hoher Konzentrationen PEO) keinen negativen Einfluss auf Tenozyten in Kultur haben. Dies legt nahe, dass die untersuchten Polymere diesbezüglich für den Einsatz als Opferfasen in Nanofaserscaffolds geeignet sind. Dabei scheint die Gegenwart von PVA zu einer – wenn auch nicht signifikanten – Steigerung der Proliferation und Genexpression im vergleich zu den anderen Polymeren zu führen. Weitere in vivo Analysen sollen zeigen in wieweit Opferfasern aus solchen Polymeren die Besiedlung von Nanofaserscaffolds aus PLLA/Kollagen fördern.