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Fragestellung: Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines für Rupturen des vorderen Kreuzbandes oder Defekte von Sehnen nutzbaren Ersatzgewebes mit Methoden des Tissue Engineerings. Dazu wurden bovine azelluläre Achillessehnen mit humanen mesenchymalen Stammzellen (hBMSCs) besiedelt. Es wurde untersucht, ob durch eine kontinuierliche Perfusion bei der Kultivierung der Konstrukte im Vergleich zur statischen Kultivierung eine Verbesserung der Fibroblastenproliferation auf dem Sehnengewebe erreichbar ist. Außerdem wurden die Veränderungen der biomechanischen Eigenschaften des Gewebes durch die Besiedelung mit hBMSCs untersucht.

Methodik: Bovine dezellularisierte Achillessehnenmatrices (Fa. Tutogen ^®) wurden in einem Bioreaktor mit 5x10^6 Zellen besiedelt und 2½ Stunden auf einer Rollapparatur mit einer Rotation von 0,2/min inkubiert. Die weitere Kultivierung fand für die statische Kontrollgruppe in einer Zellkulturflasche statt. Die Kultivierung unter Perfusion erfolgte in dem an ein Perfusionssystem angeschlossenen Bioreaktor. Die Mediumperfusion betrug 10 ml/min. Die Versuche liefen über 14 Tage; die Entnahme der Proben erfolgte an Tag 0, 7 und 14. Unbesiedelte Sehnen wurden analog als Negativkontrolle behandelt.

Für die Probenauswertung wurde mit Hilfe des Cell Titer 96 (MTS-Test) die Zellzahl auf den Sehnenmatrices bestimmt. Weiterhin erfolgte die Beurteilung der histologischen Schnitte, gefärbt nach HE und Pentachrom, unter dem Lichtmikroskop. Schließlich wurden die besiedelten Sehnenproben und die Negativkontrollen biomechanisch getestet.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Der MTS-Test ergab für die statische Gruppe eine durchschnittliche Zunahme von 7% Zellen, die Zellzahl in der Perfusionsgruppe hingegen sank um rund 9%.

Histologisch zeigte sich in beiden Gruppen eine einschichtige Ansiedelung der vitalen Fibroblasten auf der Matrixoberfläche mit Produktion von extrazellulärer Matrix (EZM). In der Perfusionsgruppe fand sich eine stärkere netzartige Verflechtung der Fibroblasten auf der Sehnenoberfläche. Auch fanden sich in der Perfusionsgruppe mehr bläulich gefärbte saure Proteoglykane als Parameter für die Menge an produzierter EZM.

Die biomechanischen Ergebnisse zeigten, daß die unbesiedelte Kontrollgruppe in allen Werten besser abschnitt als die beiden Versuchsgruppen. Getestet wurden Werte für die Maximale Kraft [N], die Zugfestigkeit [N/mm²], die Festigkeit des Gewebes (δ/ε) und dessen Steifigkeit N/mm.

Dieser Ansatz zeigt neue Möglichkeiten zum Management von Defekten von Sehnen und Bändern auf. Die kontinuierliche Perfusion in einem Bioreaktor kann zu Vorteilen der strukturellen Eigenschaften des besiedelten Sehnengewebes führen. Das ideale Protokoll ist bisher noch nicht etabliert. Weiterhin muss geklärt werden, ob durch Zusatz weiterer Substanzen und Modifikation des Protokolls eine weitergehende Stimulation von Proliferation, Adhärenz und der Produktion extrazellulärer Matrix zu erreichen ist.