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Fragestellung: Bei weiter Sehnenretraktion und fettiger Degeneration sind hohe Re-Rupturraten von 20 - 90% nach Sehnennaht bekannt. Eine bioaktive Sehnenaugmentation könnte die Therapie biomechanisch und zellbasiert nachhaltig unterstützen.

Lassen sich mittels eines neuartigen, anatomisch der Sehne nachempfundenen reinen Chitosan-Sehnenersatzmaterials die Eigenschaften einer menschlichen Sehne imitieren und ist dieses Material ausreichend biokompatibel?

Methodik: Basierend auf dem Nasslösungsspinnverfahren wurde Chitosan zu einem reinen Multifilamentgarn ausgesponnen und textiltechnisch zu einem neuartigen dreidimensionalen Geflecht als Sehnenersatz verarbeitet. Es erfolgte die biomechanische Testung zur Quantifizierung der Höchstzugkraft und der Höchstzugkraftsdehnung des Chitosan-Sehnenersatzes (n=3) sowie der Vergleich mit menschlichen Kadaver-Supraspinatus Sehnen (n=8). Für die in vitro Charakterisierung wurden je drei Ansätze mit dem Chitosangewebe und einer Kontrollgruppe ohne Chitosan inkubiert und die Zytotoxizität, die Adhäsion und Proliferation humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSC, Passage 6) mittels Bestimmung der intrazellulären Lactatdehydrogenase-Aktivität am 1., 7., 14., 21. und 28. Untersuchungstag ermittelt und durch Lebend/Tot-Färbung sowie Rasterelektronenmikroskopie (REM) qualitativ untersucht.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: In der mechanischen Untersuchung zeigte der Chitosan - Sehnenersatz eine durchschnittliche Höchstzugkraftdehnung von 33 % (min.: 32,5 %, max.: 33,8 %, SD.: 0,7 %), welche mit 36 % (min.: 25 %, max.: 47 %, SD.: 7 %) vergleichbar jener der untersuchten menschlichen Kadaver - Supraspinatussehnen (mSS) war. Die Höchstzugspannung des Chitosan-Sehnenersatzes beträgt 35 N/mm2 (min.: 32 N/mm2, max.: 38 N/mm2, SD.: 6 N/mm2) bei einer durchschnittlichen Querschnittsfläche (QSF) von 4,2 mm2, der mSS 4 N/mm2 (min.: 2,2 N/mm2, max.: 5,1 N/mm2, SD.: 2,9 N/mm2) bei einer durchschnittlichen QSF von 95 mm2. Nach Kalkulation einer einheitlichen QSF ergibt sich für den Chitosan-Sehnenersatz eine über 100 fachhöhere Höchstzugspannung gegenüber der mSS.

Als Maß der Adhäsionsfähigkeit war die absolute Zellzahl der hMSC auf dem Chitosan-Sehnenersatz am 1. Untersuchungstag der Kultivierung 40 %. Nach 28 Tagen fand sich kein signifikanter Unterschied der Gesamtzellzahl auf dem Chitosangewebe plus Wellplatte im Vergleich zur Kontrollgruppe (p=0,13). Als Maß der Proliferationsfähigkeit vervierfachte sich die absolute Zellzahl der hMSC auf dem Chitosan-Sehnenersatz, während in der Kontrollgruppe nur eine Verdopplung der Zellen stattfand. In der Lebend/Tot-Färbung erwiesen sich die hMSC auf dem Chitosan vital und zeigten in der REM eine normale Morphologie.

Die Daten bestätigen, dass ein reiner, textiltechnisch verarbeitbarer Chitosan-Sehnenersatz, welches der anatomischen Form der Sehne nachempfunden werden kann, ähnliche mechanische Zugeigenschaften wie eine mSS aufweist und in vitro menschlichen mesenchymalen Stammzellen gute Adhäsions- und Proliferationsbedingungen bietet.