Logo Deutscher Zahnärztetag Prof. Dr. Dr. Jörg Handschel (Düsseldorf)
Prof. Dr. Dr. Jörg Handschel (Düsseldorf)

Einsatz von Mikromassenkulturen für das Tissue Engineering von Knochen

Freitag, 9. November 2012
Zeit: 11:15-11:40 Uhr
Ort: Forum, Konstant
Ebene/Etage: C

Auf Zellen basierende Therapien, für die Knochenregenration können zu einer verbesserten Heilung der Defekte führen. Meist werden dabei osteogene Zellen oder Stammzellen in zwei dimensionalen Primärkulturen kultiviert, obwohl dadurch der Verlust der dreidimensionalen Mikroumgebung der Zellen in Kauf genommen wird. Darüber hinaus hat die Verwendung von Einzelzellsuspensionen zum Beimpfen von Gerüsten den Nachteil von geringen anfänglichen Zellzahlen und die direkte Anwendung im Gewebe führt zur ungewünschten Verteilung der Zellen.
Im Vergleich zu Einzelzellschichten führen in vivo ähnliche Bedingungen in 3D Mikromassen (MM) zu einer verbesserten osteogenen Differenzierung. Es scheint, dass die osteogene Differenzierung in den MM durch eine verstärkte Integrin-extrazelluläre Matrix(EZM) Interaktion und auf eine stärkere autokrine BMP2 Aktivität zurückzuführen ist (Langenbach et al. Clin Oral Invest 2012).
Es zeigte sich, dass MM eine knochenähnliche Mineralstruktur aufweisen, die aus amorphem Calcium Phosphat (CaP), Octa-CaP, (Mg-)Whitlockit, Hydroxylapatit (HA) und Calcium defizitärem HA bestand. In den ersten fünf Tagen der Differenzeirung behielten die MM sogar die Fähigkeit Zellen in EZM Gel aussprossen zu lassen. Durch das Beimpfen mit MM können bis zu 40-mal mehr Zellen in Gerüsten verankert werden als mit Zellsuspensionen. Ein erster Versuch zur ektopen Knochenbildung in Ratten zeigte, dass im Vergleich zu Zellsuspension, durch Beimpfen von ICBM mit nur wenigen MM, vergleichbare Werte im Volumen neu gebildeten Minerals und der prozentualen Mineralisation erzielt werden können.
Zusammenfassend, haben osteogene MM durch ihre schnelle Differenzierung, sowie der präzisen Applizierbarkeit deutliche Vorteile gegenüber 2D Zellkulturen. Durch MM kann die Anzahl an Zellen und die Effizienz beim Beimpfen von Gerüsten stark erhöht werden. Auch die unerwünschte Verteilung und das Auswaschen von Zellen im Gewebe kann durch den Einsatz von MM verringert werden.
 
 
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