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Proliferation und osteogene Differenzierung mesenchymaler Stromazellen auf Poly-DL-Lactid + BMP-2-beschichteten Titanoberflächen
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Autoren
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Marcel Haversath
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
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Tobias Hülsen
- Heinrich-Heine Universität Düsseldorf, Universitätsklinikum, Orthopädische Klinik, Düsseldorf, Germany
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Tjark Tassemeier
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
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Stefan Landgraeber
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
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Monika Herten
- Heinrich-Heine Universität Düsseldorf, Universitätsklinikum, Orthopädische Klinik, Düsseldorf, Germany
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Sebastian Warwas
- Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Essen, Essen, Germany
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Rüdiger Krauspe
- Klinik für Orthopädie, Universitätsklinikum Düsseldorf, Düsseldorf, Germany
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Marcus Jäger
- Universitätsklinikum Essen, Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie, Essen, Germany
| Veröffentlicht: | 5. Oktober 2015 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Meist in Kombination mit einer Osteosynthese wird rhBMP-2 bei Knochendefekten kritischer Größe klinisch angewandt um Knochenregeneration und -heilung zu fördern. In dieser Studie soll die Proliferation und osteogene Differenzierung von humanen mesenchymalen Stromazellen auf rhBMP-2-beschichteten Titanoberflächen dargestellt werden. Als Trägermaterial dient dabei Poly-DL-Lactid (PDLLA). In einem weiteren Versuch wird die Freisetzungskinetik des Wachstumsfaktors untersucht.
Methodik: Humane mesenchymale Stromazellen wurden von 3 verschiedenen Spendern aus dem Beckenkamm über eine Dichtegradientenzentrifugation gewonnen (A: männlich, 16 J.; B: männlich, 27 J., C: männlich, 49 J.). Mittels Durchflusszytometrie wurden immunphänotypische Oberflächenmerkmale der Zellen untersucht (CD105+/90+/73+/45-/44-/34-/14-). Die Zellen wurden auf nativen polierten (Ra=1.4µm) und sandgestrahlten (Ra=5µm), auf PDLLA-beschichteten sowie PDLLA + rhBMP-2-beschichteten Titanoberflächen ausgesät. Zur Darstellung der osteogenen Differenzierung und Proliferation wurden an Tag 7 und 14 die alkalische Phosphatase (ALP) und die Zellzahl über einen Laktatdehydrogenase-Test (LDH) bestimmt. Die Freisetzungskinetik von rhBMP-2 wurde über Konzentrationsmessungen an Tag 3, 7, 10 und 14 untersucht.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es zeigten sich deutlich erhöhte ALP-Konzentrationen und erhöhte Zellzahlen auf nativen polierten im Vergleich zu nativen sandgestrahlten Oberflächen. Die reine PDLLA-Beschichtung führte zu einer verminderten ALP-Aktivität und niedrigeren Zellzahlen. Zusätzliches rhBMP-2 wirkte dem Effekt nur geringfügig entgegen. Die Freisetzungskinetik zeigte einen nahezu exponentiellen Abfall der rhBMP-2-Konzentation über die Zeit mit den höchsten Werten am Anfang der Kultivierungsphase.
Die PDLLA-Beschichtung inhibiert die osteogene Differenzierung und Proliferation mesenchymaler Stromazellen wahrscheinlich durch Hydrophobizität verbunden mit eingeschränkter Integrin-Aktivierung.
