Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Gradierte Implantate für Sehnen-Knochen-Verbindungen, intravitalmikroskopische Untersuchungen zu Biokompatibilität und Vaskularisation

Gniesmer, Sarah

Rotatorenmanschettenrupturen sind ein häufiges Problem der heutigen Gesellschaft, bei deren Therapie derzeit noch keine vollständige Regeneration des betroffenen Sehnen-Knochen-Überganges erreicht werden kann. Daher sind neue Therapieansätze zur Rekonstruktion dieser Gewebeübergänge mithilfe von resorbierbaren Implantaten von großer Bedeutung. Für deren erfolgreichen klinischen Einsatz sind eine hohe Biokompatibilität und die rasche Entwicklung eines Gefäßnetzwerkes, das die Versorgung der Zellen innerhalb des Implantates mit Sauerstoff und Nährstoffen sicherstellt, notwendig. In dieser Dissertation wurden die Vaskularisation und Biokompatibilität von neu entwickelten Implantaten für Sehnen-Knochen-Übergänge aus elektrogesponnenen Poly(ε-)caprolacton-(PCL-)Fasermatten und aus elektrogesponnenen PCL-Fasermatten in Kombination mit einer speziellen Chitosan-Modifikation mithilfe der intravitalen Fluoreszenzmikroskopie an zwei in vivo Modellen an Mäusen und Ratten untersucht. Das Modell der Rückenhautkammer an Mäusen ermöglichte eine repetitive Analyse der Vaskularisation der Implantatvarianten im Weichgewebe über einen Zeitraum von 14 Tagen und zeigte eine signifikant erhöhte Vaskularisation der Chitosan-modifizierten PCL-Fasermatten gegenüber der Kontrolle und der unmodifizierten Variante an Tag 14 nach Implantation. Zur Untersuchung der Vaskularisation und Biokompatibilität in knöcherner Umgebung wurde das Modell der Femurkammer an der Ratte etabliert, das eine Untersuchung der Vaskularisation über 20 Tage ermöglichte. Die Ergebnisse der intravitalmikroskopischen Untersuchungen an der Femurkammer zeigten eine signifikant erhöhte Vaskularisation der elektrogesponnenen PCL-Fasermatten mit Chitosan-Modifikation an Tag 14 nach Implantation im Vergleich zu der unmodifizierten PCL-Fasermatte. Die Ergebnisse der intravitalmikroskopischen Untersuchungen beider Modelle wurden durch histologische und immunhistologische Auswertungen ergänzt.

Rotator cuff tears are a common problem of the today´s societies, which therapy currently does not allow a complete regeneration of the affected tendon-bone transition. Therefore, new therapeutic approaches for the reconstruction of these tissue transitions with resorbable implants are of great importance. For successful clinical usage a high biocompatibility and the rapid development of a vascular network, which provides the cells within the implant with oxygen and nutrients is necessary. This doctoral thesis examined the vascularization and biocompatibility of newly developed implants for tendon to bone transitions based on electrospun poly(ε-)caprolactone (PCL) fiber mats and of electrospun PCL fiber mats combined with a special chitosan modification using intravital fluorescence microscopy in two in vivo models in mice and rats. The model of the dorsal skinfold chamber in mice allowed the repetitive analysis of the vascularization of the implant variants in soft tissue over a period of 14 days and showed a significantly increased vascularization of the chitosan modified PCL fiber mats compared to the control and the unmodified implant on day 14 after implantation. In order to investigate vascularization and biocompatibility in a bony environment, the model of the femur chamber in rats was established, which enables the investigation over 20 days. The results of the intravital microscopic observation of the femur chamber showed a significantly increased vascularization of the electrospun PCL fiber mats with chitosan modification at day 14 after implantation compared to unmodified PCL fiber mat. The results of the intravital microscopic examinations of both models were supplemented by histological and immunohistological evaluations.

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Gniesmer, S., 2020. Gradierte Implantate für Sehnen-Knochen-Verbindungen, intravitalmikroskopische Untersuchungen zu Biokompatibilität und Vaskularisation. Hannover.
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