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Tissue Engineering einer vorderen Kreuzbandplastik mit resorbierbaren Gesticken und kollagenbasierten Besiedlungsstrategien
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Published: | October 23, 2013 |
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Fragestellung: Kollagen Typ I könnte als wichtigste, natürliche extrazellulär Matrix (ECM) Komponente von Bändern Adhärenz, Wachstum und Matrixsynthese von ACL (Ligamentum cruciatum anterius) Zellen in resorbierbaren Scaffolds, als Basis für ein Kreuzbandimplantat stimulieren. Daher sollte die Besiedelbarkeit eines Polydioxanon (PDS) Gestickes mit lapinen ACL Zellen unter Verwendung eines Kollagenhydrogels und eingestickter Kollagenlamellen geprüft werden.
Methodik: Die PDS Gesticke wurden mit einer Fadenstärke von 7-0 in der Dimension eines lapinen vorderen Kreuzbandes hergestellt und statisch mit 3,75x103/mm3 lapinen ACL Zellen besiedelt. Dazu wurden die Zellen in einem ersten Versuchsansatz (n=4) in einer Kollagen Typ I Lösung (avin) in das Gestick eingebracht, indem das Hydrogel polymerisierte und die Zellen im Konstrukt einschloss. Ein zweiter Ansatz (n=4) basierte auf eingestickten Kollagen Typ I Vlieslamellen (porcin), welche die Zellsuspension absorbierten. Die Konstrukte beider Versuchsansätze wurden 7d statisch kultiviert. Nach der mikroskopischen Beurteilung der Zelladhäsion wurde deren Vitalität mittels Fluoresceindiacetat/Ethidiumbromid Färbung untersucht. Die Hematoxylin/Eosin Färbung von Paraffinschnitten wurde zur Beurteilung der Zellmorphologie und Zellverteilung sowie zur Untersuchung der Synthese neuer ECM in den Konstrukten genutzt. Mittels Dimethylmethylenblau Assay wurde der Gesamtproteoglykangehalt in der Konstruktmatrix normiert auf dessen Zellularität quantifiziert.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Auflichtmikroskopische Aufnahmen zeigten unabhängig von der Besiedlungsstrategie der besiedelten Gesticke an den PDS Fäden adhärente Zellen. Im Gegensatz zu den Gesticken mit Kollagenlamellen, konnte im Kollagengel ein höherer Anteil gestreckter Zellen beobachtet werden. Des Weiteren wurden die Kollagenlamellen nur unvollständig durchdrungen. Die Vitalitätsfärbung zeigte unabhängig von der Besiedlungsstrategie das Überwiegen vitaler Zellen in den Konstrukten und damit die Biokompatibilität beider verwendeten Kollagenformulierungen. Die histologischen Färbungen ließen eine erste ECM-Synthese durch die ACL Zellen erkennen. Der Gesamtproteoglykangehalt in den besiedelten und kultivierten Gesticken unterschied sich nicht signifikant beim Vergleich der Besiedlungsstrategien. Kollagenbasierte Zell-Matrix Konstrukte stellen vielversprechende Implantate für die Rekonstruktion kollagenreicher Gewebe wie Bänder dar. Zukünftig könnte durch eine verringerte Lamellendicke die Porosität des Scaffolds und damit seine Besiedelbarkeit erhöht werden. Im Hinblick auf eine mehrphasige Besiedlung z.B. auch mit osteogenen Zellen zur Bildung einer Enthesis können Kollagenlamellen als vorübergehende Barriere die Vermischung der Zellpopulationen verhindern. Trotz vergleichbarer Ergebnisse bezüglich der Zellvitalität und ECM Sekretion mit den getesteten Besiedlungsstrategien, schien das Einsticken des Kollagenvlieses vorteilhafter zu sein als das verwendete Kollagengel, da das Vlies langsamer degradierte.