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Fragestellung: Humane mesenchymale Stammzellen (hMSC) stellen aktuell die vielversprechendste Zellpopulation in der regenerativen Medizin dar. Calciumphosphat (CaP) spielen eine wichtige Rolle bei der Knochenregeneration und Silber (Ag) gewinnt bei der Behandlung von Infektionen wegen zunehmender Antibiotikaresistenzen als zusätzlicher antimikrobieller Wirkstoff an Bedeutung.

Ziel dieser Arbeit war es, eine autologe, sowie durch eingebettete AgCaP-NP gleichzeitig osteopromotiv und antimikrobiell wirkende Trägermatrix für hMSC zu entwickeln, um kritische Frakturen mit einer Infektion oder einem potenziellen Risiko einer Infektion im Rahmen einer zellbasierten Therapie behandeln zu können. Die Plasmaclot-Matrix mit AgCaP-NP soll idealerweise antimikrobiell wirken und zugleich kompatibel für eingebettete hMSC sein.

Methodik: Die Herstellung des Plasmaclots erfolgte durch die Zentrifugation von venösem Citrat-Blut (2000 x g, 45 min), indem das Plasma mit RPMI1640 (hMSC und AgCaP-NP) im Verhältnis 1:1 gemischt wurden. Anschließend erfolgte die Koagulation durch Zugabe einer 10%igen CaCl₂-Lösung. Die Messung der Fibrinfasern wurde mit der REM und die Analyse der Ag-Ionenfreisetzung mittels AAS durchgeführt. Die Freisetzung von fluoreszierenden CaP-NP aus der Matrix wurde mit Hilfe eines Fluoreszenz-Spektrophotometers analysiert. Zum Nachweis der Zellvitalität und Proliferation wurden die Ansätze für 3d und 7d inkubiert und im Anschluss mit Calcein-AM/PI gefärbt. Die Aufnahme der CaP-NP in hMSC wurde mit der Laser Scanning Mikroskopie (LSM) untersucht. Die osteogene Differenzierung wurde durch Alizarin Red S nachgewiesen und die antimikrobielle Aktivität wurde gegen S. aureus getestet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Die Analyse der AgCaP-NP-haltigen Plasmaclot-Matrix zeigte die Ausbildung von dickeren Fibrinfasern im Vergleich zur Kontrolle ohne NP. CaP-NP als auch Silber wurden konzentrations-abhängig aus der Matrix freigesetzt.

CaP-NP wurden konzentrationsabhängig von hMSC aufgenommen und akkumulierten in endo-lysosomalen Kompartimenten der Zellen. Zytotoxische Effekte zeigten AgCaP-NP ab einer Silberkonzentation von 5 µg mL^-1. Im subtoxischen Konzentrationsbereich von Silber in der Trägermatrix proliferieren die hMSC und das osteogenen Differenzierungspotential blieb erhalten. Silberfreie CaP-NP zeigten auch bei hohen Konzentrationen keinen Einfluss auf die Viabilität von hMSC. Die antimikrobielle Aktivität des Silbers konnte im Vergleich zu einem Plasmaclot ohne Silber gegenüber S. aureus gezeigt werden.

Eine Fibrin-Matrix aus humanem Blutplasma und eingebetteten AgCaP-NP als Trägermatrix für hMSC ist zur Behandlung von infizierten Frakturen im Rahmen einer zellbasierten Therapie prinzipiell gut geeignet. Die Verwendung von autologem Plasma verhindert eine immunologische Abstoßungsreaktion oder eine Übertragung von Pathogenen.