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Die Therapie großer Knochendefekte erfordert derzeit ausgedehnte chirurgische Eingriffe mit autologem Knochen, deren Gewinnung mit einer beträchtlichen Hebedefektmorbitiät verbunden ist. Tissue engineering Ansätze scheitern bislang an der fehlenden Vaskularisation größerer Knochensubstitute. Durch mikrochirurgische Implantation einer arteriovenösen Gefäßschleife in eine biogene Hartmatrix im Rattenmodell soll ein funktioneller Knochenersatz auch für ersatzschwache Lager mit primärer Vaskularisation geschaffen werden. Ziel der Studie ist es, durch Züchtung und in situ Vaskularisation von Knochenersatzgewebe die Hebedefektmorbidität der autologen Knochenverpflanzung zur vermeiden und somit die Lebensqualität der betroffenen Patienten zu verbessern.

Individuell angefertigte Scheiben prozessierter Spongiosa (Tutobone) (PBCB) wurden in eine spezielle Teflontrennkammer bei Lewis-Ratten implantiert. In Gruppe A wurde die Matrix in eine mikrochirurgisch konstruierte arteriovenöse Gefäßschleife zwischen der Femoralarterie und –vene mit einem autologen Venengraft aus der kontralateralen Seite inseriert. In Gruppe B wurde stattdessen ein distal ligiertes femorales AV-Gefäßbündel implantiert. In Gruppe C wurde kein Gefäß implantiert. Alle Matrices wurden in einer Teflontrennkammer isoliert. Nach 2, 4, und 8 Wochen post implantationem wurden je 4 Matrices explantiert und histologisch und morphometrisch untersucht. Nach Tuscheinjektion in die Aorta abdominalis wurden die Resultate wurden mittels dynamsicher MRT und SEM Technik evaluiert.

In Gruppe A zeigte sich eine komplette Vaskularisation der PBCB Matrix zwischen der 4. und 8. Woche nach Implantation. Nach 8 Wochen war ein vaskuläres Remodelling mit Organisation der Gefäße in verschiedenen Größenordnungen evident. Gruppe A war signifikant überlegen versus gruppe B und C bezüglich Gefäßdichte und –netzwerkbildung.

Die Studie zeigt zum ersten Mal, dass eine gerichtete Vaskularisation von prozessierter biologischer Hartmatrix durch mikrochirurgische Implantation eines AV-Loops möglich ist. Die Injektion von osteogenen kultivierten Zellen in solche praevaskularisierten Matrizes stellt einen Weg dar, funktionellen bioartefiziellen Knochenersatz zur Überbrückung großer Defekte durch die Kombination von mikrochirurgischen Techniken zu generieren, der auch zum klinischen Einsatz geeignet ist.