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Innovative materials and technologies for a bio-engineered meniscus substitute

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Gewebsimplantate bei Knieschäden

Die Menisken des Kniegelenks gleichen Druck- und Torsionsbelastungen aus und gewährleisten dessen strukturelle Integrität. In einem Tiermodell wurde die Geweberegeneration in diesem wichtigsten Teil des Knies getestet, um Schmerzen und Verschleißprozesse zu mindern, die solche Schäden typischerweise begleiten.

Gesundheit

Verschleißerscheinungen des Kniegelenks betreffen häufig einen der beiden Menisken. Menisken sind knorpelartige Strukturen, die bei Körperbewegungen für die Lastenverteilung sorgen. Hohes Alter, ständige Belastungen und Sportverletzungen sind Faktoren, die Meniskusschäden begünstigen und chronische Schmerzen, Osteoarthritis, Bewegungseinschränkungen und eine generell eingeschränkte Lebensqualität zur Folge haben können. Auf der Suche nach Alternativen zur Resektion des geschädigten Gewebes wurden im Rahmen des EU-finanzierten Projekts MENISCUS-REGENERATIO chirurgische Verfahren entwickelt, um Meniskusgewebe durch gezüchtetes Gewebe zu ersetzen. Die Meniskusrekonstruktion basiert auf der Verwendung bioaktiver Scaffolds und autologer (körpereigener) Zellen. Das von Projektpartnern entwickelte Biomaterial wurde in die Kniegelenke von Schafen implantiert. Eine Pilotstudie mit acht Schafen zeigte viel versprechende Ergebnisse, da die Implantate in der gewünschten Position verblieben und in die Gelenkkapsel integriert wurden. Nach sechs Wochen hatten sich Gewebe aus vielen differenzierten Zellen und Blutgefäße gebildet. Zudem deutete nichts auf allergische Reaktionen oder Abstoßungsreaktionen hin. Basierend auf diesen Ergebnissen erweiterte die Arbeitsgruppe am Institut für Orthopädie in Rizzoli, Italien, die Versuchsreihe durch zwei Gruppen mit insgesamt 64 Schafen über einen Zeitraum von 12 Monaten. Sie verglich zwei chirurgische Verfahren, bei denen die Scaffolds entweder unbesiedelt oder mit Gelenkchondrozyten besiedelt waren. Die Evaluierung erfolgte anhand speziell auf das Projekt abgestimmter Ziele: zum einen wurde die Integration des Implantats in neun Kategorien erfasst, Gelenkveränderungen hingegen wurden an zwölf verschiedenen Gelenkregionen bewertet. Außerdem wurden alle Zell- und Gewebsbestandteile der Implantate histologisch untersucht, wichtige Bewertungskriterien waren dabei nicht resorbiertes Scaffold-Material oder Zellen, die auf Entzündungsprozesse hinweisen. Die umfangreichen Datenergebnisse lassen Trägermaterialien aus HA-PCL (Hydroxylapatit/Polycaprolacton) aufgrund ihrer guten Immuntoleranz und der Förderung der Gewebsneubildung als viel versprechende Kandidaten erscheinen. Probleme ergaben sich hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und der Fixierung des Implantats, die durch weitere Forschungen ausgeräumt werden sollen. Auf Grundlage dieser Forschungen können geschädigte Menisken auf chirurgischem Wege durch diese Implantate ersetzt werden. Eine Wiederherstellung des gesunden Kniegelenks in situ anstelle einer Komplettresektion kann die Heilung deutlich beschleunigen und die Chancen auf eine vollständige Genesung erhöhen.

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