Tissue Engineering mit mesenchymalen Stammzellen und einer porösen Polyurethanmatrix zur Reparatur von Meniskusläsionen

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Date:	26 January 2017
Referee:	PD Dr. Johannes Zellner
Date of exam:	18 January 2017
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Unfallchirurgie
Keywords:	Meniskus, Tissue Engineering, mesenchymale Stammzellen, Polyurethan Scaffold, meniscus; polyurethane scaffold; mesenchymal stem cells; accelerated healing; dense vascularization
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	35052

Abstract (German)

Noch immer muss bei Läsionen im avaskulären Bereich des Meniskus häufig auf die das Arthroserisiko erhöhende (partielle) Meniskektomie zurückgegriffen werden. Tissue Engineering des Meniskus könnte zur Lösung dieses Problems entscheidend beitragen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Kombination aus Scaffold und mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark. Zunächst wurden verschiedene ...

Abstract (German)

Noch immer muss bei Läsionen im avaskulären Bereich des Meniskus häufig auf die das Arthroserisiko erhöhende (partielle) Meniskektomie zurückgegriffen werden. Tissue Engineering des Meniskus könnte zur Lösung dieses Problems entscheidend beitragen. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Kombination aus Scaffold und mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark.
Zunächst wurden verschiedene Biomaterialien in vitro intensiv auf wichtige Eigenschaften getestet und die Ergebnisse mittels eines eigens entwickelten Scoringsystems bewertet. Dieses könnte in Zukunft ein Tool für eine relativ einfache, aber trotzdem aussagekräftige Testung von Biomaterialien sein. Actifit® zeigte in diesem Test die besten Bioeigenschaften der getesteten Scaffolds.
Im Tierversuch am Neuseelandhasen wurde ein kompletter Defekt in der Pars intermedia des Außenmeniskus gesetzt. Ein Actifit®-Scaffold wurde mit autologen mesenchymalen Stammzellen aus dem Knochenmark besetzt und ohne Vorkultur in den Defekt eingenäht. Als kontralaterale Kontrolle diente ein zellfreies Actifit®-Scaffold. Die Meniskusreparatur wurde makroskopisch und mikroskopisch mithilfe eines etablierten Scoringsystems beurteilt. Nach sechs Wochen waren der Gesamtscoringwert, die Proteoglykanbildung und die Integration der zellbesiedelten Scaffolds signifikant besser als bei der zellfreien Kontrolle. Nach 12 Wochen zeigten beide Gruppen allerdings weitgehend gleiche Ergebnisse. Bei beiden Gruppen zeigte sich im Bereich der Scaffolds eine dichte Vaskularisierung. Actifit® könnte also das Einwachsen von Gefäßen begünstigen.
Das Polyurethan Actifit® scheint auch als zellfreies Konstrukt gut zur Therapie von Meniskusdefekten geeignet. Jedoch könnte den Ergebnissen dieser Arbeit zufolge durch die zusätzliche Besetzung mit mesenchymalen Stammzellen die Heilung vorteilhaft beschleunigt werden.

Translation of the abstract (English)

Healing potential of avascular meniscal lesions is poor, but partial meniscectomy predisposes the knee for osteoarthritic changes. Tissue engineering with mesenchymal stem cells and a polyurethane scaffold is a promising approach for repairs of meniscal lesions in the avascular zone. Complete combined vascular and avascular approximately 7 mm broad lesions of the lateral rabbit meniscus were ...

Translation of the abstract (English)

Healing potential of avascular meniscal lesions is poor, but partial meniscectomy predisposes the knee for osteoarthritic changes. Tissue engineering with mesenchymal stem cells and a polyurethane scaffold is a promising approach for repairs of meniscal lesions in the avascular zone. Complete combined vascular and avascular approximately 7 mm broad lesions of the lateral rabbit meniscus were treated with autologous mesenchymal stem cell-loaded or cell-free polyurethane scaffolds. Menisci were harvested at 6 and 12 weeks after initial surgery. Both the cell-free and cell-loaded approach led to well integrated and stable meniscus-like repair tissue, however, an accelerated healing was achieved with the application of mesenchymal stem cells. Throughout the repair tissue of both treatment groups dense vascularization was detected. The polyurethane scaffold seems to promote vessel ingrowth. The application of mesenchymal stem cells has the potential to speed up the healing process.

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