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Fragestellung: Die Behandlung von fokalen Knorpeldefekten stellt aufgrund der begrenzten natürlichen Heilungsfähigkeit des Gelenkknorpels eine Herausforderung dar (Roseti und Grigolo, J Exp Orthop. 2022). Diese Studie hatte das Ziel, Knorpelfragmente, die mechanisch gewonnen und in PEG-basiertem Hydrogel eingebettet wurden, durch quantitative Analysen sowie ein biomechanisches Simulationsmodell zu charakterisiert.

Methodik: Knorpelfragmente wurden aus frischen Schweinekadavern durch eine Mincing-Prozedur mit einem Crown Cutter (Eberle, Wurmberg, Deutschland) gewonnen. Die Charakterisierung der Knorpelfragmente (n = 50) umfasste die Parameter Länge, Breite, Umfang, Trockengewicht. Die Form der Fragmente wurde kategorisiert. Ein Knochen-Knorpel-Gel-Modell, welches einen aufgefüllten porcinen Knorpeldefekt darstellt, wurde aus einem Mikro-CT-Datensatz (Skyscan^® Modell 1176, Bruker, Kontich, Belgien) erstellt (Auflösung 18 μm). Nach Rekonstruktion (NRecon, Bruker) wurde ein DICOM-Datensatz angefertigt (CTAn, Bruker) und in ein CAD-Modell (computer-aided design) transformiert. Dieses Modell wurde in die Finite-Elemente-Software ANSYS (Swanson Analysis, Inc., Pennsylvania) importiert und die Adhäsionseigenschaften wurden untersucht (Tran et al., Clin Biomech, 2022). Die statistische Analyse umfasste deskriptive Statistik und einen t-Test zur Bestimmung der statistischen Signifikanz.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Das Trockengewicht zeigte einen Mittelwert von 512,8 ± 463,5 μg, die Fläche betrug im Mittelwert 2,53±1,38 mm². Die 2D-Daten betrugen für Länge: 2.789 ± 1.029 μm, Breite: 1.206 ± 558,9 μm, Umfang: 7.904 ± 2.624 μm. Die idealisierte Form der Fragmente zeigte mehrheitlich eine rechteckige Ausprägung (48%). 32% der Fragmente waren länglich konfiguriert, 20% der Fragmente polygon und keiner Form zuzuordnen. Das Hydrogel zeigte einen 10-mal kleineren viskösen als elastischen Anteil (90 Pa versus 890 Pa). Die Simulation zeigt, dass sich das Hydrogel unter maximaler Kontaktkraft stark verformt (Maximum 0,81 mm). Ein Versagen der Hydrogel-Knochen/Knorpel-Verbindung ist nicht aufgetreten.

Die kombinierte Verwendung von instrumentell gewonnenen Knorpelfragmenten und PEG-basiertem Hydrogel zeigte primär eine biomechanisch stabile Verbindung und könnte als Alternative zu konventionellen Minced Cartilage-Techniken dienen. Das Gleiten und Abreißen des Hydrogels auf bzw. von dem Knochen/Knorpel sollten jedoch kritisch betrachtet werden. Die etablierte Methodik der biomechanischen Untersuchung mittels Simulationsmodell bietet eine Grundlage für weitere Studien. Biomechanische Vergleiche sind erforderlich, um die Mechanismen zu verstehen und die klinische Anwendbarkeit dieser Ergebnisse zu bestätigen.

Abbildung 1 [Abb. 1]