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Fragestellung: In unserem BMBF-geförderten Verbundprojekt wurden neue biphasische Implantate auf Polymerbasis im laserassoziierten 3D-Druckverfahren hergestellt. Es wurde eine Geometrie gewählt, die eine Mimikry der osteochondralen Zone darstellt und das Implantat mit interkonnektierenden Poren durchspannt. Bei den gewählten Polymeren handelte es sich um Poly-((D,L)-Lactid-Caprolacton)-dimethacrylat (LCM3), das biologisch über Milchsäure abgebaut wird und Polyamid-Caprolacton (ACM), welches über Aminosäuren degradiert wird. Zur Förderung des zellulären Einwachsens wurden die Poren des Implantates zweier Gruppen mit einem aus Kollagen isolierten Biogel gefüllt. Ziel der vorliegenden Teilstudie war die molekularbiologische Analyse der Defektheilung in Abhängigkeit der neuen biphasischen Implantate im Großtiermodell.

Methodik: In das distale Femur weiblicher, adulter Schafe (n=5 je Gruppe; Gewicht 66,28±1,72 kg) wurden zwei Implantate (7 mm Durchmesser; 10 mm Höhe) in die mediale Femurkondyle (belastete Region) und proximal des Patellagleitlagers (unbelastete Region) eingebracht. Die Gruppen erhielten entweder LCM-Implantate ohne Biogel (L-OB), LCM-Implantate mit Biogel (L-B) oder ACM-Implantate mit Biogel (A-B). Nach dreimonatiger Standzeit folgte die Entnahme des distalen Femurs samt Probengewinnung für die molekularbiologische Analyse, welche mittels real-time Polymerasekettenreaktion (rt-PCR) erfolgte. Als Marker für die knöcherne Integration wurden die alkalische Phosphatase (ALP), Cathepsin K (CtsK), Runx2 und Kollagen 1 (Col1) verwendet. Marker für die Knorpelbildung waren Col1, Kollagen 2 (Col2) und Sox9. Die statistische Auswertung erfolgte mit SPSS unter Anwendung des Kruskal-Wallis- und des Mann-Whitney-Tests.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Eine signifikante Stimulation der Chondrogenese wurde bei den Implantaten aus L-B sowohl im distalen als auch im proximalen Implantat für Sox9 und Col2 gefunden. Col1 mRNA wurde vermehrt im proximalen L-OB Scaffold nachgewiesen, was auf die Bildung eines fibrösen Regenerats hinweisen könnte. In der Osteophase war die mRNA-Expression von Runx2 (p=0,016) bei den L-B Scaffolds proximal signifikant erhöht. Col1 wurde vermehrt in den proximalen L-OB und L-B Scaffolds exprimiert (p=0,008). Dieser Anstieg war nur im Vergleich zum distalen Defekt der jeweiligen Gruppe signifikant. Die proximale Expression der L-OB Scaffolds war signifikant höher als der L-B Implantate (p=0,032). ALP war bei den L-B Implantaten im proximalen Defekt signifikant erhöht (p=0,047). CtsK zeigte sich sowohl proximal als auch distal für die L-OB Gruppe gegenüber der L-B Gruppe in der Osteophase (p=0,047) und distal im Interface der Osteophase signifikant erhöht (p=0,016).

Für eine finale Schlussfolgerung, müssen die Resultate der immunhistochemischen und histologischen Auswertung miteinbezogen werden. Es zeigt sich jedoch, dass alle verwendeten Marker in den Proben exprimiert wurden und eine grundsätzliche Eignung der Implantate angenommen werden kann.

Gefördert durch BMBF FKZ13XP5089.