In-vivo-Testung eines neu entwickelten synthetischen Gewebeklebers an einem Leberresektionsmodell an der Ratte - Woitok, Anna; Justus Liebig University Giessen (My University, 2013)
Mit Hilfe der vorliegenden Arbeit wurde ein neu entwickelter, vollsynthetischer Gewebekleber auf Polyurethanbasis der Firma Bayer MaterialScience AG hinsichtlich seiner Biokompatibilität und Biofunktionalität überprüft. Dazu führte die Firma Bayer MaterialScience AG eine biologische Verträglichkeitsprüfung (DIN EN ISO 10993) durch, anschließend konnten mit dieser Arbeit die ersten in-vivo Versuche des neuen Klebers anhand einer tierexperimentellen Studie an einem Leberresektionsmodell an der Ratte realisiert werden, um gemäß Medizinproduktegesetz eine biologische Sicherheitsprüfung durchzuführen. Zusätzlich wurde die non-inferiority im Vergleich zum klinischen Standard (Fibrinkleber und Histoacryl) beurteilt. Die biologische Verträglichkeitsprüfung an Keratinozyten, Fibroblasten und Melanozyten ergab, dass vom Kleber keine mutagene oder reizende Wirkungen aus gehen und dass die Wundheilung nicht negativ beeinflusst wird. Die Zellen wandern in der Zellkultur sogar am Kleber entlang. An einem Leberresektionsmodell an der Ratte wurden das Hämostase- und Kleberverhalten und die Gewebeverträglichkeit des neuen Klebers im Vergleich zu den anderen beiden verwendeten Klebern getestet. Dazu wurden 36 männliche Wistarratten randomisiert in drei Versuchsgruppen aufgeteilt mit jeweils zwei unterschiedlichen Überlebenszeitpunkten (7 und 21 Tagen). Nach Durchführung einer Laparotomie wurde jedem Tier ein ungefähr gleichschweres Stück des linken Leberlappens mit einer geraden Schere entfernt. Die blutende Resektionsfläche wurde mit K1, Fibrinkleber oder Histoacryl behandelt; die Blutungszeit- und menge wurden bestimmt. Außerdem wurden Blutwerte (kleines Blutbild, Leberenzyme AST und ALT, aPTT) am OP- und Finaltag gemessen. Nach Erreichen des Überlebenszeitpunktes wurden die Tiere geopfert, erneute Blutproben entnommen und die intraabdominelle Adhäsion makroskopisch mit Hilfe eines semiquantitativen Scores eingeteilt. Die Leber wurde anschließend entnommen und histopathologisch untersucht (H.E.-Färbung, Sirius Red-Färbung, Immunhistologie). Alle Tiere überlebten den Eingriff und nahmen entsprechend ihrem Alter an Gewicht zu. Die Blutungszeit war bei den Tieren, die mit K1 behandelt wurden, am längsten, unterschied sich jedoch nicht signifikant von der Zeit der Fibrinklebergruppe. Histoacryl zeigte die kürzeste Blutungszeit und somit auch den geringsten Blutverlust. Der Blutverlust zwischen den drei verwendeten Klebergruppen war nicht signifikant 5 unterschiedlich. Tendenziell verlor die K1-Gruppe jedoch am meisten Blut. Sowohl K1 als auch der Fibrinkleber brauchen im Gegensatz zum Histoacryl ein wenig mehr Zeit um effektiv zu wirken und auszuhärten. Die Blutuntersuchungen ergaben, dass keiner der drei Kleber einen konkreten Effekt auf den Organismus der Tiere hatte, somit ist die Prüfung auf Hämatokompatibilität (nach DIN EN ISO 10993-4) positiv ausgefallen. In der histologischen Evaluierung zeigte die Anwendung von Fibrinkleber die besten Resultate. K1 und Histoacryl zeigten eine deutliche Fremdkörperreaktion, was auf den synthetischen Hintergrund der beiden Materialien zurückzuführen ist. Fremdkörperreaktionen sind physiologische und notwendige Reaktionen des Organismus auf fremdes Material. Weitere Untersuchungen sind nötig, um zu klären, wie sich die Reaktion bei einem längeren Untersuchungszeitraum verhält. Histoacryl scheint in der immunhistochemischen Auswertung einen negativen Einfluss auf die Zellen zu haben, so ergaben sich hier die meisten apopototischen Zellen und die höchste Anzahl an positiven Entzündungszellen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass K1 als biokompatibel und biologisch sicher eingestuft werden kann, außerdem konnte die non-inferiority im Vergleich zum Fibrinkleber mit dieser Arbeit nachgewiesen werden. Damit ist die biologische Sicherheit des neuen Gewebeklebers in-vitro und in-vivo gezeigt worden.

In the present study a newly synthetic adhesive material named K1 (based on polyurethane) developed by Bayer MaterialScience AG was tested regarding its biocompatibility and efficacy. Bayer performed a biocompatibility test according to DIN EN ISO 10993 at an early stage. Afterwards, the first in-vivo experiments were realized using a liver resection model in rats. The aim was to demonstrate biological safety in compliance with the Medical Device Directive. In addition, the non-inferiority of this product was assessed in comparison to the clinical standard materials (fibrin glue and Histoacryl). The biocompatibility test performed by Bayer, was done using keratinocytes, fibroblasts and melanocytes and showed that the new adhesive does not have a mutagenic or irritant effect, and revealed that wound healing was not adversely affected. The cells in cell culture even migrated along the adhesive. With the help of the animal study, we compared the hemostasis and the bonding characteristics as well as tissue compatibility of the new glue to fibrin glue and Histoacryl. For this purpose, 36 male Wistar rats were randomly divided into three groups, each with two different survival periods (7 and 21 days). After laparotomy, an equal piece was removed from the left liver lobe of each animal with a straight scissors. K1, fibrin glue or Histoacryl was applied to the resection surfaces and the bleeding time and lost blood volume were measured. Furthermore, blood parameters were determined on time of surgery and at the end of experimental period. At the end of the experimental time, rats were sacrificed and blood samples were taken again and the intraabdominal adhesion was determined using a semiquantitative score. The liver was removed and examined histopathologically (H.E., sirius red staining and immunochemistry). All animals survived the surgery and showed an increase on body weight consistent with their age. There was no significant difference of bleeding time between the K1 and the fibrin glue groups. The Histoacryl group showed the shortest time and therefore the most low lost blood volume. The blood loss was not significantly different in respect to the three groups. 6 K1 and fibrin glue needed more time to act effectively and cure in contrast to Histoacryl. Analysis of blood samples showed that none of the three adhesives had a concrete side effect on animal health. Consequently, the test of hemocompatibility (DIN EN ISO 10993-4) was deemed positive. The lowest degrees of adhesions between the organs were seen in fibrin glue group, followed by the K1-group. Highest formation was observed in the Histoacryl group. The histological evaluation showed that fibrin glue had the best results. K1 and Histoacryl application let to dinstinct foreign body reaction due to the synthetic material component of these two adhesives. Further studies are needed to evaluate the nature of this response during a prolonged period of investigation. Immunohistochemical analysis revealed that Histoacryl exerted a detrimental effect on the cells since in this group, the highest number of apoptotic cells and inflammatory cells were detected. We could conclude that K1 can be considered as biocompatible and biological safe. It´s non-inferiority was demonstrated in comparison to fibrin glue and Histoacryl. This study has shown the biological safety of the new developed polyurethane based tissue glue.
Keywords: ddc:630