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Fragestellung: Um die Regeneration des hyalinen Gelenkknorpels bei osteochondralen Defekten zu verbessern, wurden in unserem, BMBF-geförderten Verbundprojekt (FKZ 13XP5089), biomimetische, biphasische Implantate mittels laserassoziiertem 3D-Druckverfahren hergestellt. Das Polymer Polyamid- ε -Caprolacton (ACM) wurde hierfür als neues Material etabliert und im Vorfeld mittels in vitro Analysen untersucht. Um die Zellmigration zu fördern, wurden die Poren des Scaffolds mit einem hochreinen, nativen Kollagen Typ I Hydrogel gefüllt. Als Kontrolle wurden Scaffolds aus dem Polymer Poly-((D,L)-Lactid- ε -Caprolacton)-dimethacrylat (LCM), mit sowie ohne Biogel verwendet. Ziel der Studie war es, die Regeneration des Gelenkknorpels mittels histologischer Methoden zu evaluieren.

Methodik: Die neu etablierten, porösen Implantate (7 mm Durchmesser, 10 mm Höhe) wurden in die mediale Femurkondyle und proximal davon in das Patellagleitlager von adulten weiblichen Schafen (Gewicht 66,28 ± 1,72 kg) eingesetzt. Die Tiere wurden randomisiert in 3 Gruppen (n=5 je Gruppe) unterteilt. Die erste Gruppe erhielt Implantate aus LCM ohne Biogel, die Zweite LCM mit Biogel und die Dritte ACM mit Biogel. Nach 3 Monaten Standzeit wurden die Proben entnommen, fixiert und in Paraffin eingebettet. Anschließend wurde Kollagen I und II immunhistochemisch analysiert. Zudem wurde die Bildung neuer Chondrozyten, sowie die grundlegende Knorpelregeneration mithilfe des Scores nach O’Driscoll, ICRS-II und Pineda histologisch ausgewertet. Für die statistische Analyse wurde der Kruskal-Walls sowie Mann-Whitney Test mittels der Software SPSS verwendet.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der O’Driscoll-Score, welcher als komplexer Score mehr strukturelle Informationen bietet und kleine Unterschiede bei der Reparatur von Gelenkknorpel differenzierter darstellt (vgl. Orth P. et al. [1]), zeigte signifikante Knorpelregeneration in den medialen Femurkondylen (p = 0,041). Mittels Kollagen I und Kollagen II Immunhistochemie, sowie den Scores nach Pineda und ICRS-II wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen detektiert.

Die Anzahl der Chondrozyten im Interface ist in den LCM-Gruppen signifikant höher als in der ACM-Gruppe (p = 0,048). Innerhalb des Implantats ist die Anzahl der Chondrozyten in der LCM-Gruppe mit Biogel signifikant höher als in der LCM-Gruppe ohne Biogel, sowie der ACM-Gruppe (p = 0,019).

Die Ergebnisse müssen für eine vollständige Beurteilung zusammen mit der weiteren histologischen, immunhistochemischen und molekularbiologischen Auswertung betrachtet werden. Sie zeigen eine grundlegende Eignung der Scaffold, die Knorpelregeneration durch chondrozyteneigene Neubildung von Kollagen II positivem Knorpelgewebe zu unterstützen, wobei LCM das geeignetere Polymer aufgrund der signifikant höheren Anzahl an Chondrozyten, sowie dem signifikant höheren O'Driscoll-Score darstellt.

Gefördert durch BMBF FKZ13XP5089.