Zeitschrift für Knochenforschung
Offener Zugang

Abstrakt

Überwachung des Abbauprozesses von mit mesenchymalen Stammzellen bestückten PLGA/Cap-Gerüsten in einem Defekt kritischer Größe im Kaninchenfemur mittels Raman-Spektroskopie

Beltzer C, Hägele J, Kratz M, Fuhrmann R, Wilke A, Franke RP and Endres S

Bone Tissue Engineering (BTE) und die Verwendung von Knochenersatzmaterialien (BRM) sind in den letzten Jahrzehnten aufgrund der Entwicklung der regenerativen Medizin zu einem wachsenden Forschungsgebiet geworden. Aufgrund verschiedener Einschränkungen der Materialeigenschaften ist jedoch noch kein ideales BRM für die Anforderungen der klinischen Praxis verfügbar. Biologisch abbaubares Polyester-Poly(lactideco-glycolid)/Calciumphosphat (PLGA/CaP) ist bei BRM sehr beliebt und wird häufig für BTE-Anwendungen verwendet. In der Vergangenheit wurde eine schnelle Materialschrumpfung von PLGA-Gerüsten in vivo mit Verlust ihrer Funktion als Führungsstruktur für wachsende Blutgefäße und als osteokonduktive Konstruktion beschrieben. Um neue Informationen über den Abbauprozess dieser PLGA/CaP-Gerüste in vivo zu erhalten, wurde in diese Studie die Raman-Spektroskopie einbezogen, um weitere Gerüstmaterialanalysen zu verschiedenen Zeitpunkten bereitzustellen: PLGA/CaP-Gerüste (besiedelt mit oder ohne mesenchymale Stammzellen, MSCs) wurden in einen 12,0 mm großen kritischen Defekt (CSD) des Kaninchenfemurs implantiert. Die Tiere wurden nach 4 und 26 Wochen getötet. Die Proben wurden dann mittels Mikrocomputertomografie (μ-CT) und Histologie untersucht. Proben von zwei zuvor untersuchten Tieren wurden dann mittels Raman-Spektroskopie untersucht. Tatsächlich führte der Einsatz der Raman-Spektroskopie zu neuen Erkenntnissen über die verschiedenen Schritte des Abbaus und des Materialverhaltens von PLGA/CaP-Gerüsten in vivo: In das Gerüst eingebettetes und darauf beschichtetes CaP löste sich nach 4 Wochen vollständig auf, und die Aufrechterhaltung der Struktur und Interkonnektivität des Gerüsts wurde nur durch PLGA gewährleistet. Daher muss die Raman-Spektroskopie zukünftig als wertvolles Instrument zur Charakterisierung von BRM und Knochengewebe im Bereich BTE betrachtet werden.