3D-gedruckte Polylaktid-Knorpel-Implantate für den individualisierten chirurgischen Einsatz als strukturstabiles Knorpelersatzmaterial

 

Einleitung Ein Mangel an Knorpelsubstanz hat bei Septumperforationen, malignom-bedingten oder traumatischen Gewebsdefekten klinische Relevanz. Für die chirurgische Rekonstruktion sind die begrenzte Menge an Nasenknorpel und dessen Bradytrophie eine Herausforderung. Auch die Verwendung aurikulärer oder costaler Knorpeltransplantate ist mit sekundären Hebedefekten und strukturellen Limitationen heterotoper Transplantate verbunden.

Unser Ziel war es strukturstabile, individuell anpassbare Implantate mit Chondrozyten zu besiedeln welche zukünftig für den Gewebsersatz von Knorpelsubstanz eingesetzt werden könnten.

Methoden Aus Septumknorpel isolierte Chondrozyten wurden nach kultureller Expansion auf 3D-gedruckte Polylaktid-Gittergerüste ausgesät (300.000 Zellen). Beim 3D-Druck wurde ein Gitterabstand von 100, 200 oder 300µm gewählt. Anwachsen und Proliferation wurden fluoreszenzmikroskopisch und mittels Messung des Zellstoffwechsels evaluiert. Zudem wurde der Einfluss von Wachstums-/Differenzierungsfaktoren (TGF-ß1, IGF-1, bFGF, Askorbinat) auf die Zellproliferation in Zellkultur und auf den Implantaten untersucht.

Ergebnisse Die verwendete Gitterstruktur erlaubt das Anpassen individualisierter 3D-gedruckter Implantate. Aus Septumknorpel ist die Isolation, Amplifikation und der Transfer von Chondrozyten auf die Polylaktidimplantate möglich. Dort zeigte sich eine mit steigendem Abstand der Gerüststreben korrelierend ansteigender Zellmetabolismus. Unter dem Einfluss von Wachstumsfaktoren waren Proliferationsrate und Zellmetabolismus im Vergleich zur Nativkohorte überraschenderweise reduziert.

Schlussfolgerungen Weiterführend ist zu evaluieren, welchen Einfluss das Gerüstdesign und verschiedene Wachstumsfaktoren auf die Zelldifferenzierung und die Produktion von hyaliner Matrix haben.

Das Projekt wurde mit 12.000€ durch die intramurale Förderinitiative BiomaTiCS von der Universitätsmedizin Mainz gefördert.

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24 May 2022

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