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Einleitung: Die Deckung von Gewebedefekten, insbesondere im Bereich der Hohlorgane, wie Gallengang und Intestinum, stellt nach wie vor ein ungelöstes Problem in der Chirurgie dar. Nichtdegradierbare Materialien haben sich als wenig geeignet erwiesen, da sie häufig zu Verwachsungen führen. Der Vorteil biodegradierbarer Implantatmaterialien ist, dass meist notwendige Zweitoperationen zur Implantatentfernung entfallen. Außerdem werden Langzeitfremdkörperreaktionen vermieden. Eine Gruppe biodegradierbarer, polymerer Biomaterialien stellen die Polyhydroxycarbonsäuren dar. Ein Vertreter ist die Poly(3-hydroxybuttersäure) (P(3HB)), die hinsichtlich ihres Potentials für die Entwicklung maßgeschneiderter Implantatstrukturen zur Defektdeckung untersucht wurde. Ein weiterer Gegenstand der Untersuchungen war, die Funktion des Polymers als Defektdeckungsmaterial gleichzeitig mit der als Träger für antiphlogistische Wirkstoffe zu verbinden.

Material und Methoden: Für die Entwicklung der Implantatstrukturen wurde P(3HB) (Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Halle-Leipzig) verwendet. P(3HB) wurde aus der Lösung im Tauchverfahren zu Folien (Abbildung 1a [Abb. 1]) sowie unter Verwendung des „salt-leaching“-Verfahrens zu einseitig strukturierten Folien (Abbildung 1b [Abb. 1]) und schaumartigen Strukturen (Abbildung 1c [Abb. 1]) verarbeitet. Darüber hinaus wurden Flächengewirke (Abbildung 1d [Abb. 1]) aus einem aus der Schmelze extrudierten P(3HB)-Faden (Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden) in die Untersuchungen einbezogen. Zur Beurteilung der Biokompatibilität von P(3HB)-Folien im Direktkontakt mit L929-Mausfibroblasten wurde der MTS-Test verwendet. Die P(3HB)-Degradation bei 37°C wurde nach Einlagerung in Sörensen-Puffer bzw. Pankreatin gravimetrisch und mit Hilfe der Gelpermeationschromatographie geprüft. Die Wirkstofffreisetzung von Acetylsalicylsäure und Dexamethason in Natriumchlorid-Lösung bei 37°C wurde mit der Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie detektiert.

Ergebnisse: P(3HB) lässt sich zu vielfältigen Implantatstrukturen für die Defektdeckung verarbeiten. Die MTS-Tests bestätigten die Biokompatibilität von P(3HB), indem die Adhäsion und das Wachstum von L929-Mausfibroblasten auf den P(3HB)-Oberflächen nachgewiesen wurden. Für den P(3HB)-Abbau wurde in Sörensen-Puffer eine Halbwertszeit von etwa 52 Wochen ermittelt. Eine gezielt steuerbare beschleunigte Degradation des P(3HB)-Defektdeckungsmaterials ist in Abhängigkeit von der Indikation durch die Mischung der P(3HB) mit Blendpartnern, wie ataktische bzw. niedermolekulare P(3HB), oder Weichmachern, wie Triethylcitrat, möglich. Der durch körpereigene Enzyme beschleunigte P(3HB)-Abbau wurde in Pankreatin bestätigt. Außerdem wurde durch die polymervermittelten Acetylsalicylsäure- und Dexamethason-Beschichtungen eine kontrollierte lokale Wirkstofffreisetzung über 1-5 Tage erreicht.

Schlussfolgerung: P(3HB)-Implantatstrukturen sollten sich aufgrund ihrer Biokompatibilität, ihres gezielt steuerbaren Degradationsverhaltens und der Möglichkeit, als Wirkstoffträger zu fungieren hervorragend zur Substitution von Geweben, zum Verschluss von Gewebe- und Organdefekten und als temporäre mechanische Barriere zum Schutz von Organen, Nervenbahnen und Sehnen eignen.

Die Forschungsarbeiten werden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des SFB Transregio 37 (FKZ: TRR37/1-08) unterstützt.