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Fragestellung: Die rekonstruktive Therapie von fokalen Knorpeldefekten ist durch das limitierte intrinsische Heilungspotenzial des Gelenkknorpels (Roseti und Grigolo, J Exp Orthop., 2022) herausfordernd. In dieser Studie wurde gezeigt, welche Auswirkung die Einbettung mechanisch gewonnener Knorpelfragmente in Polyethylenglycol (PEG)- basierte Hydrogele auf die Zellviabilität hat und in welchem Mischungsverhältnis diese optimiert werden kann.

Methodik: Knorpelfragmente wurden aus frischen Schweinekadavern durch eine Mincing- Prozedur mit einem Crown Cutter (Eberle, Wurmberg, Deutschland) gewonnen. In der Zellkultur wurden diese in verschiedenen Mischungsverhältnissen (1:1, 1:2, 1:4) in einem N-Hydroxysuccinimid (NHS)-PEG Hydrogel kultiviert und analysiert (I). Eine Minced Cartilage (MC)-Gruppe wurde mit einer Kontrollgruppe (CTRL, manuell geschnitten) verglichen (II). Zur Viabilitätsprüfung wurde eine Fluorescein-Diacetat/Propidium-Iodid (FDA/PI)-Färbung durchgeführt und die Anzahl lebender (LC) und toter Chondrozyten (TC) quantitativ bestimmt. Ein modifiziertes, histologisches Bewertungssystem (Grogan et al., Tissue Eng, 2006) wurde für die Analyse der Chondrogenese (I: n = 6; II: n = 12) nach Safranin O/Echtgrün-Färbung angewandt. ANOVA-Analysen mit multiplen Vergleichen wurde durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Der Vergleich von Gruppen differenter Mischungsverhältnisse zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen TC der 1:1 (P = 0,02)- und 1:2-Gruppe (P = 0,04) im Vergleich zur 1:4-Gruppe am Tag 1. Ein signifikanter Unterschied bestand zwischen der Anzahl von LC der 1:1- Gruppe im Vergleich zur 1:4-Gruppe nach 7 Tagen (P = 0,02). An Tag 1 und 21 fanden sich keine signifikanten Unterschiede der Zellzahl von LC, ebenso am Tag 7 und 21 bei TC. Der Anteil von LC und TC an der Gesamtzellzahl zeigte am Tag 3, 7 (P < 0,0001) und 21 (P < 0,01) signifikante Unterschiede zwischen CTRL- und MC-Gruppe. Der Anteil von LC war an allen Tagen innerhalb der CTRL-Gruppe bis zu 46-fach höher. Die Zellviabilität über den Beobachtungszeitraum zeigte innerhalb der MC-Gruppe eine signifikante Steigerung (Tag 3: 44,68% ± 4,26 versus Tag 21: 75,17% ± 6,94). Die histologische Bewertung zeigte an Tag 21 einen signifikanten Unterschied zugunsten der 1:1-Gruppe (2,67 ± 0,21 (1:1) versus 1,67 ± 0,21 (1:2) versus 1,67 ± 0,21 (1:4); je P = 0,01). Die Färbeintensität der Kontroll- und Therapiegruppe war nicht signifikant unterschiedlich im Gruppenvergleich, im zeitlichen Verlauf jedoch zunehmend.

Die Kultivierung von instrumentell gewonnenen Knorpelfragmenten in einem PEG- basiertem Hydrogel zeigt eine gute Viabilität und könnte eine sinnvolle Augmentation zu konventionellen Minced Cartilage-Verfahren ohne Hydrogel darstellen.

Abbildung 1 [Abb. 1]