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Fragestellung: Knochen ist dazu in der Lage, kleine Defekte selbstständig zu heilen. Wird allerdings eine kritische Defektgröße überschritten, ist diese Selbstregeneration nicht mehr möglich. Autologer Knochen stellt den therapeutischen Goldstandard dar, trotz potentieller Entnahmemorbiditäten und der eingeschränkten Verfügbarkeit. Alternativ werden Allografts verwendet, deren biomechanische und osteokonduktive Eigenschaften durch aufwendige, präoperativ durchgeführte Prozessierungen reduziert werden. Eine Alternative ist die hydrostatische Hochdruck (HHD) Behandlung des Gewebes, mit der dieses effizient devitalisiert wird, während die biomechanischen Eigenschaften erhalten bleiben. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwieweit eine HHD Prozessierung die Differenzierung osteoblastärer Vorläuferzellen und dadurch die Osseointegration HHD behandelter Allografts in vivo fördert.

Methodik: Für die Studie wurden bei 14 weiblichen New Zealand Kaninchen nach standardisierter Anästhesie aus den lateralen Femurkondylen beidseitig Knochenzylinder mittels Trepanbohrer extrahiert. Auf einer Seite wurde der Zylinder in den Defekt wieder gesetzt (Autograft), während der andere durch einen mittels HHD (250 MPa, 20 min) prozessierten allogenen Knochenzylinder ersetzt wurde. Nach einer Standzeit von 4 bzw. 12 Wochen wurden die Tiere euthanasiert, die Femora entnommen und das Einwachsverhalten der eingebrachten Zylinder mittels µCT, histologisch, biomechanisch sowie molekularbiologisch analysiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Bereits nach 4 Wochen Standzeit zeigten die µCT Aufnahmen und die histologischen Schnitte eine reizlose Einheilung der Zylinder in den umgebenden Knochen. Dies bestätigte sich auch nach 12 Wochen Standzeit, wobei hier die Unterscheidung zwischen bestehenden und neu gebildeten Knochen ohne Anhalt für Entzündungsreaktionen bei beiden Zylinder-Gruppen nicht mehr möglich war. Zwischen Autograft und Allografts zeigten sich weder Unterschiede in der Knochendichte der Femurkondylen noch in biomechanischen Eigenschaften. In beiden Gruppen konnten sowohl molekularbiologisch als auch mittels Immunhistologie relevante Mediatoren des Knochenstoffwechsels wie BMP2- oder Osteocalcin detektiert werden.

Die HHD behandelten Knochenzylinder zeigten im Tiermodell osteoinduktive und osteokonduktive Eigenschaften. Weiterhin lassen die Ergebnisse auf eine abgeschlossene Einheilung der Zylinder schließen, wobei das HHD prozessierte Allograft dem Autograft gleichrangig war. Zudem erwiesen sich die HHD behandelten Zylinder biomechanisch im gleichen Maße belastbar wie die autologen nicht-prozessierten Zylinder. Die Ergebnisse zeigen die Eignung der HHD Technologie zur Aufbereitung knöcherner Allografts im Tiermodell auf, wobei noch weiterführende präklinische Studien, v.a. im Hinblick auf immunologische Aspekte erforderlich sind.