Zusammenfassung
Hintergrund: Der Einsatz von autologem Knorpel aus Ohrmuschel und Rippe zur Rekonstruktion von
Knorpeldefekten und Deformitäten der Nase birgt eine Reihe von Problemen, die sowohl
den Chirurgen als auch den Patienten betreffen. Daher ist die Entwicklung geeigneter
Ersatzmaterialien Gegenstand intensiver Forschung. Dezellularisierter Knorpel hat
sich in vorangegangenen Experimenten als vielversprechendes Rekonstruktionsmaterial
herausgestellt.
Material/Methode: Zur genaueren Definition der Oberflächeneigenschaften und Untersuchung der zellulären
Reaktion auf die Kollagenmatrix wurden in einer Langzeit-3D-Kultur die Materialgeometrie
von dezellularisiertem Schweineseptumknorpel durch Mikrocomputertomografie und die
Materialcharakteristika mittels Raster- bzw. Transmissionselektronenmikroskopie näher
untersucht. Weiterhin wurde die Integrin-Expression humaner Chondrozyten nach Besiedelung
und Migration in das Trägermaterial ermittelt.
Ergebnisse: Dabei zeigte sich nach Dezellularisierung des Knorpels eine deutliche Vergrößerung
der Gesamtoberfläche. Eine intensive Interaktion der Chondrozyten mit der Kollagenmatrix
konnte anhand der Veränderung des Integrin-Expressionprofils mit Hochregulierung von
ITGB1 und ITGA1 gezeigt werden, die für eine zunehmende chondrozytäre Differenzierung
sprechen. Darüber hinaus ließ sich eine aktive Migration in das Material beobachten.
Schlussfolgerung: Dezellularisierter porciner Knorpel bietet somit hinsichtlich der zur Verfügung stehenden
Oberfläche und daraus resultierenden Zellintegration eine geeignete Mikrostruktur
für humane Chondrozyten. Er besitzt folglich die notwendigen Voraussetzungen für
die klinische Anwendung in der rekonstruktiven Chirurgie.
Abstract
Background: The use of autologous auricular and rib cartilage for the reconstruction of nasal
defects and deformities is associated with a number of disadvantages. The development
of alternative materials is therefore the focus of intensive research. Recent studies
demonstrated that decellularized cartilage is a promising material for cartilage tissue
engineering. Hence, the aim of this study was to characterize the materials surface
and cellular reactions to the decellularized cartilage matrix in long term-3D-culture.
Material and Methods: Material geometry of decellularized cartilage was examined by microcomputed tomography
as well as material characteristics by scanning and transmission electron microscopy.
The expression of integrins on the surface of human chondrocytes was determined after
seeding and migration into the scaffold.
Results: After decellularization an obvious enlargement of the matrix surface and an intensive
interaction between the chondrocytes and the collagen matrix was observed. ITGA1 and
ITGB1 were upregulated indicating chondrogenic differentiation.
Conclusion: Therefore, decellularized porcine cartilage provides an optimal microstructure for
human chondrocytes with respect to cell integration and matrix production. Thus, it
offers promising characteristics for clinical application in reconstructive surgery.
Schlüsselwörter
Knorpelersatz - ECM Matrices - Zelladhäsion - Integrine - Mikrocomputertomografie
Key words
cartilage reconstruction - ECM matrices - cell adhesion - integrins - micro-CT