Zytokompatibilität eines neuen porösen Polymermaterials gegenüber humanen Knochenzellen - Spreda, Miriam; Justus Liebig University Giessen (My University, 2024)
Tiefe osteochondrale Defekte, welche zum Beispiel im Rahmen von Osteoarthrose oder in Folge von Sportverletzungen auftreten, stellen eine wachsende Herausforderung für Chirurgie und Gesellschaft dar. Herkömmliche Behandlungsoptionen sind zeit- und kostenintensiv sowie häufig nur von unzureichendem Erfolg. Einen vielversprechenden Ansatz bieten biphasischer Implantate, welche biokompatibel und biodegradierbar sind. In der vorliegenden Arbeit wurden poröse Scaffolds (PS) aus Poly-((D,L)-Lactid-ε-Caprolacton)-dimethacrylat (LCM) im Vergleich zu kompakten LCM-Scaffolds (KS), sowie Kontrollen ohne Material hinsichtlich ihrer Verträglichkeit beurteilt. PS sollen als Osteophase biphasischer Implantate Anwendung finden und waren aus Schwarz-P-Einheitszellen zusammengesetzt. Die Biokompatibilität der Scaffolds im Kontakt mit humanen mesenchymalen Stromazellen (MSC) wurde nach drei und sechs Tagen Kultivierung mittels MTT- und LDH-Assay analysiert (n = 5). Darüber hinaus wurden humane periphere mononukleäre Zellen (PBMC) direkt auf die Scaffolds ausgesät und unter Zugabe von Wachstumsfaktoren zu Osteoklasten differenziert (n = 5). Nach vier, acht und zwölf Tagen wurden Differenzierungsverhalten und Aktivität der Osteoklasten durch real-time RT-PCR osteoklastenspezifischer Gene und Bestimmung der Aktivität der tartratresistenten sauren Phosphatase (TRAP5b) quantifiziert. Zudem wurde die Morphologie der Zellen lichtmikroskopisch bzw. immunfluoreszenzmikroskopisch beurteilt. Es zeigte sich keine zytotoxische Wirkung der LCM Scaffolds. Die Vitalität der MSC im MTT-Test war auf PS nach drei Tagen im Vergleich zu KS gesteigert. Nach sechs Tagen ergaben sich keine signifikanten Unterschiede. Für die Osteoklasten ergab sich morphologisch eine gehemmte Differenzierung. Auch die TRAP5b Aktivität sowie die Expression aktivitätsspezifischer Gene wie z. B. Cathepsin K waren im Kontakt mit PS im Vergleich zu den Kontrollen signifikant vermindert. Insgesamt sprechen die Ergebnisse für eine sehr gute Biokompatibilität der LCM-Scaffolds. Interessanterweise konnte allein durch die strukturelle Veränderung der Schwarz-P-Struktur von PS gegenüber KS die Vitalität der MSC gesteigert, sowie die Aktivität der Osteoklasten reduziert werden. Da trotzdem funktionsfähige Osteoklasten vorhanden waren, jedoch keine überschießende Aktivität vorlag, ist von einer besonderen Eignung der porösen Scaffolds für den Einsatz als Osteophase biphasischer Implantate auszugehen.
Keywords: MSC; Osteoklasten; Scaffold