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Präklinische Prüfung der Osteointegration eines vaskularisierten Knochenimplantates im nicht selbst-heilenden Röhrenknochendefekt am Schwein
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Autoren
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Corina Vater
- Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden, UniversitätsCentrum für Orthopädie & Unfallchirurgie, Translationales Zentrum, Dresden, Germany
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Henriette Bretschneider
- UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technischen Universität Dresden, Dresden, Germany
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Jaroslaw Pyrc
- UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technischen Universität Dresden, Dresden, Germany
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Thomas Aper
- Klinik für Herz-, Thorax- , Transplantations- und Gefäßchirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Germany
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Martin Scharffenberg
- Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und , Intensivtherapie, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany
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Roland Jung
- Experimentelles Zentrum der Medizinischen Fakultät , Carl Gustav Carus, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany
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Mathias Wilhemi
- Klinik für Herz-, Thorax- , Transplantations- und Gefäßchirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Germany
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Maik Stiehler
- UniversitätsCentrum für Orthopädie und Unfallchirurgie, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus, Technischen Universität Dresden, Dresden, Germany
| Veröffentlicht: | 6. November 2018 |
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Gliederung
Text
Fragestellung: Ein alternatives Therapiekonzept zur Behandlung großer Knochendefekte stellt das Konzept des Tissue Engineerings (TE) dar, bei dem autologe Stammzellen mit einem artifiziellen Trägermaterial kombiniert werden. Dabei ist für die Integration des Implantates in das Empfängergewebe eine funktionelle Vaskularisation essentiell. Ziel der Studie ist es ein prävaskularisiertes, zellbesiedeltes Implantat bestehend aus einem abbaubaren, biokompatiblen, osteokonduktiven und porösen beta-Trikalziumphosphatscaffold (beta-TCP) und einem mittels TE hergestellten Gefäßkonstrukt im präklinischen Großtiermodell (Minischwein) zu untersuchen (Abbildung 1 [Abb. 1]).
Methodik: 16 Aachener Minipigs wurden in zwei Gruppen randomisiert: beta-TCP mit zentralem Gefäßkonstrukt (Gruppe 1) und beta-TCP ohne Gefäßkonstrukt (Gruppe 2). Eine Woche präoperativ wurden (1) die beta-TCP-Scaffolds (Fa. Curasan, Ø 20 mm, Höhe 25 mm) mit autologen mesenchymalen Stromazellen (MSCs) besiedelt und (2) die artifiziellen, fibrinbasierten Gefäßkonstrukte unter Verwendung von autologen, aus dem Blut isolierten, endothelialen Vorläuferzellen hergestellt und in vitro vorkultiviert. Die segmentale Tibiaosteotomie (Defektlänge 25 mm) mit nachfolgender LCP-Plattenosteosynthese und Implantation des beta-TCP Scaffolds mit/ohne arterio-arterieller Gefäßanastomose erfolgte in Allgemeinanästhesie. Zur Gefäßdarstellung wurden 1 und 6 Monate postoperativ CT-Angiographieuntersuchungen durchgeführt. Post mortem erfolgten Mikrocomputertomographie und histologische Analysen zur Beurteilung der Knochenregeneration und Vaskularisierung.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im Rahmen der Studie konnte ein autologes, komplett tissue-engineertes Verbundkonstrukt (beta-TCP mit zentralem Gefäßkonstrukt) erfolgreich in einen kritischen Knochendefekt implantiert werden. Computertomographisch und histologisch konnte eine intakte Gefäßversorgung sowie eine Kochenneubildung nachgewiesen werden.
Zur Behandlung eines überkritischen, segmentalen Knochendefektes kann eine effektive Geweberegeneration erreicht werden, wenn das zu verwendende Knochenersatzmaterial prävaskularisiert wird.
