Weiterentwicklung eines Seidenfibroin Implantats für den Meniskusersatz

Klose, Svenja Emmi Catherine (2018): Weiterentwicklung eines Seidenfibroin Implantats für den Meniskusersatz: eine in vivo Studie. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

Mehr als ein Drittel aller Sportverletzungen betreffen das Kniegelenk. Dabei ist der mediale Meniskus die am zweit häufigsten betroffene Struktur innerhalb des Gelenks. Rund 80 % dieser Meniskusläsionen bedürfen einer operativen Versorgung, wobei in den meisten Fällen das verletzte Meniskusgewebe reseziert wird. Da dieser Eingriff auf lange Sicht zur Entstehung degenerativer Gelenkerkrankungen beiträgt, werden dringend alternative Therapiemethoden benötigt, durch die die Funktion des Meniskus wiederhergestellt werden kann. Trotz der intensiven Forschung auf diesem Gebiet existieren klinisch momentan nur zwei artifizielle Scaffolds für den partiellen Meniskusersatz. Jedoch ist keines der beiden von der Ärzteschaft allgemein anerkannt und bisher ist unklar, ob der Gelenkknorpel auch auf lange Sicht vor einer Degeneration geschützt werden kann. Ein start-up Unternehmen aus dem Vereinigten Königreich entwickelte deshalb ein Material aus Seidenfibroin für den partiellen Meniskusersatz, bei dem natürliche Seide der Seidenspinnerraupe als Ausgangsstoff dient. In einer ersten in vivo Untersuchung am Schafmodell, bei der ein Meniskusteilersatz am Vorderhorn des medialen Meniskus durchgeführt wurde, zeigte das Implantat vielversprechende Ergebnisse bezüglich Chondroprotektion und Biokompatibilität. Jedoch wurden auch Defizite hinsichtlich der Fixierung und Integration des Implantats deutlich. Im Rahmen eines darauffolgenden Optimierungsprozesses ein Fasernetz in die poröse Matrix integriert, um eine sichere Fixierung des Materials an der Meniskusrandleiste zu ermöglichen. In der vorliegenden in vivo Studie sollte nun die zweite Generation der Seidenfibroin Implantate am Schafmodell untersucht werden. Hierfür wurden 27 Merino Schafe randomisiert in drei Operationsgruppen zu je neun Tieren eingeteilt. In Operationsgruppe 1 (Sham-Gruppe) wurde kein Eingriff am Meniskus durchgeführt. Hier sollte lediglich evaluiert werden, in wie weit allein die Operationstechnik die Gesundheit von Knorpel und Meniskus beeinflusst. In den Operationsgruppen 2 (Leerdefekt-Gruppe) und 3 (Implantat-Gruppe) wurde eine subtotale Meniskektomie unter Belassung einer Meniskusrandleiste von 2 mm sowie des Vorder- und Hinterhorns durchgeführt. In der Operationsgruppe 3 (Implantat-Gruppe) erfolgte schließlich ein Ersatz des resezierten Gewebes unter Verwendung des Seidenfibroin Implantats. Sechs Monate nach dem chirurgischen Eingriff erfolgte die makroskopische, biomechanische und histologische Auswertung des Gelenkknorpels und der Menisken oder Implantate. Die wichtigsten Kriterien waren dabei, ob durch das implantierte Ersatzmaterial aus Seidenfibroin die Entstehung einer degenerativen Gelenkerkrankung im Vergleich zur Meniskektomie verhindert werden konnte und in wie weit es zu einer Integration des Implantats in natives Meniskusgewebe kam. Makroskopisch, biomechanisch und histologisch kam es in der Leerdefekt- und Implantat-Gruppe gleichermaßen zu einer Erweichung und Fibrillation des artikulären Knorpels im Sinne einer Degeneration. Obwohl geringe Veränderungen auch in der Sham-Gruppe vorhanden waren, zeigte sich hier kein Unterschied zu den nicht-operierten Gliedmaßen. Aufgrund einer ausgebliebenen Zell- und Gewebeinfiltration des Seidenfibroin Implantats konnte über die Versuchsdauer keine Integration in natives Meniskusgewebe erreicht werden. So kam es teilweise zu einer Zerstörung und Dislokation der Implantate. Eine mögliche Ursache könnte die festgestellte erhöhte Steifigkeit des Materials nach Implantation sein. So war das Implantat nach sechs Monaten signifikant steifer als natives Meniskusgewebe. Dies hat unter Umständen die Ausbildung einer Gewebebrücke effektiv verhindert und zu einer direkten Zerstörung der Knorpeloberflächen geführt. Zwar konnte durch das Fasernetz eine operationstechnische Verbesserung der Fixierung erreicht werden, jedoch sollte für die zukünftige Anwendung als Meniskusersatz die Steifigkeit deutlich reduziert werden. Hierbei könnte möglicherweise eine Erhöhung der offenen Porosität zu einem verbesserten Einwachsverhalten sowie zu verbesserten mechanischen Eigenschaften beitragen.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Meniskus, Meniskusverletzungen, Gelenkdegeneration, Meniskusersatz, Seide, Seidenfibroin
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 10. Februar 2018
• 1. Bericht­erstatter:in: Wolf, Eckhard