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Fragestellung: Ziel der Studie ist die Testung eines mit Chondrozyten besiedelten mikroporösen Scaffolds auf beta-Tricalciumphosphatbasis, für das Tissue Engineering bei osteochondralen Defekten in der Tierstudie

Methodik: Als Implantate dienten zylindrische beta-Trialciumphosphat (TCP)-Formkörper mit 7 Durchmesser und 25 mm Länge. Diese offenporigen 3D-beta-Trialciumphosphat-Scaffolds (Mikroporen 5 µm, Porosität 40%, axiale Versagenslast 7200 N/cm²) wurden mit autologen Knorpelzellen in vitro beimpft und für 4 Wochen kultiviert. Die Implantate wurden in geschaffene Defekte (Durchmesser 7 mm) im medialen Femurkondylus des Schafsknies eingebracht. Das Implantat wurde mit Synovialmembran gelenkseitig abgedeckt. Beim rechten Knie diente ein Leerloch gleicher Maße als Kontrolle. 28 Schafe wurden in 6-, 12-, 26- und 52-Wochengruppen zu je 7 Tieren aufgeteilt. Im biomechanischen Indentationsversuch wurde die Eindringprüfung mit einem kugelförmigen (Ø 3 mm) Eindringkörper Weg-geregelt (200 Mikrometer). Es wurde die erreichte Kraft, die absorbierte Energie und die Kontaktsteifigkeit gemessen. Die unentkalkten Knochenproben wurden in Trenn-Dünnschliff-Technik zu histologischen Präparaten verarbeitet. Es wurde eine Beurteilung des neugebildeten Knorpels nach dem ICRS Score und eine histomorphometrische Analyse vorgenommen. Statistische Analyse: T-Test, Mann-Whitney-U-Test, Wilcoxon-Test mit statistischer Signifikanz p<0.05.

Ergebnisse: Im Indentationsversuch tolerierte der transplantierte Bereich eine Kraft von 0.05 ±0.23 N, nach 12 Wochen 0.12 ±0.07 N, nach 26 Wochen 0.24 ±0.23 N und nach 52 Wochen 0.27 ±0.11 N versus 0.30 ±0.12 N beim gesunden Knorpel. Die Zunahme der tolerierten Kraft war hochsignifikant (p<0.0001). Ebenso nahm die Kontaktsteifigkeit von 0.87 ±0.29 N/mm nach 6 Wochen auf 3.14 ±0.86 N/mm nach 52 Wochen mit hochsignifikanter Steigerung (p<0.0001) zu. Die absorbierte Energie stieg signifikant (p= 0.02) von 0.74 ±0.38 mNmm nach 6 Wochen auf 2.82 ±1.35 mNmm nach 52 Wochen. In der ICRS Visual Histological Assessment Scale (max. 18 Punkte) erreichte der Randbereich des transplantierten Areals nach 6 Wochen 7 Punkte und nach 52 Wochen 16 Punkte. Dagegen stagnierte das Zentrum des Transplantationsareales bei 6 Punkten. Die histomorphometrische Beurteilung ergab, dass nach 6 Wochen 1.27±1.89% des TCP resorbiert und knöchern ersetzt waren. Nach 6 Wochen waren es 1.27±1.89%, nach 12 Wochen 23.66±6.34%, nach 26 Wochen 71.60±20.84% und nach 52 Wochen 76.06±18.05%. Die Zunahme der Resorption und des knöchernen Ersatzes über den Beobachtungszeitraum war hochsignifikant (p<0.001).

Schlussfolgerung: In der Schafstudie ähneln die biomechanischen Eigenschaften des Regenerates auf TCP nach 52 Wochen denen des natürlichen Knorpels. Im ICRS-Score wird nicht das morphologische Bild des gesunden Knorpels erreicht. Das TCP als knöcherner Ersatz wird resorbiert und knöchern ersetzt.