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Fragestellung: Die Versorgung osteochondraler Defekte, welche u. a. im Rahmen von Sportverletzungen entstehen, stellen eine Herausforderung in der Orthopädie und Unfallchirurgie dar. Biodegradierbare, zellulär sehr gut verträgliche, biphasische Implantate könnten als geeignetes Ersatzmaterial dienen. Im Rahmen eines BMBF-geförderten Projektes wurden poröse Scaffolds (aus Schwarz-P-Einheitszellen) aus Poly-((D,L)-Lactid- ε -Caprolacton)-dimethacrylat (LCM3), welche die Osteophase der Implantate darstellen, im Vergleich zu kompakten Scaffolds aus LCM3 und Kontrollen ohne Material auf ihre Bioverträglichkeit untersucht.

Methodik: LCM3-Scaffolds mit einem Durchmesser von 7 mm und einer Höhe von 1 mm wurden mittels 2-Photonen-Polymerisation hergestellt. Mesenchymale Stammzellen (MSC) von 5 Spendern wurden für die Untersuchung der Zytotoxizität (Cytotox-96 non-radioactive Cytotoxicity-Test Promega, USA) und metabolische Aktivität (MTT-Test) direkt auf den Scaffolds ausgesät (20 000 Zellen/cm²). Nach 3 und 6 Tagen Inkubationszeit wurden die Zellen geerntet, die Analysen durchgeführt und statistisch mittels Wilcoxon-Test bzw. Friedmans Varianzanalyse ausgewertet. Zur Untersuchung des Degradationsverhaltens wurden Osteoklasten aus humanen peripheren mononukleären Zellen (PBMC) (266 600 Zellen/ cm²) direkt auf den Scaffolds durch die Zugabe von Receptor Activator of NF- κ B Ligand (RANKL) und Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) differenziert (n=5). Anschließend wurde die Aktivität der tartratresistenten sauren Phosphatase (TRAP5b EIA, Quidel, USA) und die mRNA Expression mittels real-time Reverse-Transkriptase PCR nach 4, 8 und 12 Tagen untersucht und statistisch durch das allgemeine lineare Modell analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der MTT-Test zeigte an Tag 3 eine signifikante Überlegenheit (p=0,043) der porösen gegenüber den kompakten Scaffolds. An Tag 6 waren keine signifikanten Unterschiede nachweisbar. Die Toxizitätswerte der Scaffolds unterschieden sich nicht signifikant von denen der Kontrollen. Die TRAP5b-Aktivität sowie die mRNA Expression von Kathepsin K waren in den porösen Scaffolds im Vergleich zu den Kontrollen zu allen Untersuchungszeitpunkten signifikant reduziert (p < 0,05).

Die Ergebnisse deuten auf eine gute Zytokompatibilität der LCM3-Scaffolds hin. Von besonderer Bedeutung ist, dass allein über die strukturelle Veränderung der porösen Scaffolds gegenüber den kompakten Scaffolds, eine Steigerung der Bioverträglichkeit erreicht werden konnte und die Aktivität der Osteoklasten an den porösen Scaffolds reduziert war.