Dr. med. Ulrich Kneser

Abteilung für Plastische und Handchirurgie
Universitätsklinikum Erlangen

Generierung von axial vaskularisierten bioartifiziellen Knochengeweben.

Ausgedehnte Gewebsdefekte stellen trotz des technischen Fortschrittes nach wie vor eine Herausforderung für den rekonstruktiven Chirurgen dar. Die Verpflanzung von Geweben mittels mikrochirurgischer Technik zur Rekonstruktion von Defekten, zum Beispiel nach Trauma, Tumoroperationen oder Infektionen ist ein etabliertes Verfahren. Allerdings ist die Entnahme von Gewebsblöcken insbesondere beim der Rekonstruktion von Knochendefekten mitunter mit dauerhaften Problemen an der Entnahmestelle verbunden. Daher steht die Entwicklung von Verfahren zur Schaffung von biologischen Ersatzgeweben (sog. Tissue Engineering) im Fokus der Chirurgischen Forschung.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren zur Generierung von durchblutetem Knochenersatzgewebe entwickelt und tierexperimentell evaluiert. Aufbauend auf umfangreichen in vitro Untersuchungen und in vivo Studien im Rattenkalottendefektmodell konnte gezeigt werden, dass durch die Transplantation von Osteoblasten in entsprechenden Biomaterialien Knochenbildung in Defekten kritischer Größe angeregt werden kann. Jedoch führte eine initial suboptimale Durchblutung in den Transplantaten zu einem geringen Überleben und Anwachsen der transplantierten osteogenen Zellen. Durch die Einleitung einer mikrochirurgisch geschaffenen arteriovenösen Gefäßschleife in die Knochenhartmatrix konnte erstmals ein durchbluteter Hartgewebsblock geschaffen werden, der mittels mikrochirurgischer Techniken an jede Stelle des Körpers verpflanzt werden kann. Die Entstehung feinster Blutgefäße wurde im Rahmen der Studie mittels Elektronenmikroskopie und hoch auflösender Kernspintomografie demonstriert. Das Überleben von transplantierten Knochenzellen in dreidimensionalen Konstrukten konnte durch Maßnahmen zur Optimierung der Durchblutung im Empfängergebiet deutlich gesteigert werden. Durch den Einsatz von angioindiuktiven Wachstumsfaktoren ließ sich die Gefäßaussprossung in den Matrizes modulieren. Derzeit werden im Großtierversuch Möglichkeiten des upscalings untersucht. Die vorgestellten Arbeiten stellen einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu mikrochirurgisch verpflanzbarem durchbluteten Knochenersatzgeweben für die Anwendung in der rekonstruktiven Chirurgie dar.