In vitro und in vivo Biokompatibilität einer neuartigen, 3-dimensionalen Cellulose-Matrixstruktur - Dunda, S. E.; Ranker, M.; Pallua, N.; Machens, H.-G.; Ravichandran, A.; Schantz, J.-T. (Handchirurgie · Mikrochirurgie · Plastische Chirurgie, 2015)
Hintergrund: Die biochemischen und physikalischen Eigenschaften von Matrices sind von entscheidender Bedeutung bei der Geweberegeneration. In dieser Studie wurde die neuartige, aus Cellulose bestehende, 3-dimensionale Matrix Xellulin® angewendet und in Hinblick auf die Biokompatibilität und Eignung zur Geweberegeneration in vitro und in vivo evaluiert.Material und Methoden: Die zu evaluierende Matrix Xellulin® ist eine natürliche hydrologische Gel-Matrix, die aus bakterieller Cellulose und Wasser besteht. In vitro erfolgte eine Besiedelung und Kultivierung der Matrix mit humanen Fibroblasten zur Evaluation der Biokompatibilität und des Zellverhaltens im Hinblick auf Adhärenz und Proliferation. In vivo wurden Präadipozyten, isoliert aus den inguinalen Fettkörpern von 4 bis 6 Wochen alten Wistar-Ratten, in 3 Cellulose-Matrices unter 3 unterschiedlichen Bedingungen transplantiert: a) mit 500 000 Präadipozyten subkutan, b) mit 500 000 Präadipozyten vaskularisiert in einem In-vivo-Bioreaktor, c) ohne Präadipozyten subkutan als Kontrolle. Nach Explantation am 14. postoperativen Tag erfolgte die histologische (Zellmorphologie) und immunhistochemische Evaluation (Kapillarisierung).Ergebnisse: In vitro zeigt sich eine ausgezeichnete Biokompatibilität mit guter Adhärenz der Fibroblasten auf der Matrix mit nachgewiesener Proliferation und Ausbildung eines 3-dimensionalen Zellnetzwerkes. In vivo kann in allen Versuchsgruppen eine Kapillarisierung entlang der vorgegebenen Kapillarbettstrukturen mit Nachweis von Erythrozyten (H/E-Färbung) sowie die Präsenz von Endothelzellen (RECA-1-Immunhistochemie) nachgewiesen werden. Eine signifikant höhere Kapillarisierung zeigt sich in der vaskularisierten Bioreaktor-Gruppe (18,4 vessels/100 000 µm2 (Gruppe b) vs. 8,1 (Gruppe a), p<0,05). Die Zelldichte ist ebenso in der vaskularisierten Bioreaktor-Gruppe am höchsten, ohne eine Signifikanz zu erzielen. Eine immunogene Reaktion auf die Cellulose-Matrix zeigt sich nicht.Schlussfolgerung: Die positiven Ergebnisse in vitro bezüglich der Zelladhärenz und Proliferation in der Cellulose-Matrix bestätigt sich in vivo mit zusätzlicher Ausbildung von 3-dimensionalen Kapillarbettstrukturen. Das Zell-Überleben ist nach Tag 14 bei Verwendung des vaskularisierten In-vivo-Bioreaktors verbessert, jedoch nicht signifikant. Eine neuerliche Versuchsserie über einen längeren Zeitraum (28–42 Tage) ist erforderlich, um das langfristige Zell-Überleben und die Stabilitätsvorteile der Cellulose-Matrix als vielversprechende Matrix in der Geweberegeneration zu evaluieren. Des Weiteren sind Studien hinsichtlich des Gewebeeinbaues in umliegende Nachbarstrukturen sowie Langzeit-Biokompatibilitätsstudien notwendig.
Keywords: Neokapillarisierung; Experimentelle Chirurgie; Matrix