Einsatz von Scaffolds auf der Basis von schnell resorbierbaren Calciumalkaliorthophosphaten zur Knochenregeneration segmentaler Defekte in der Kieferchriurgie und zahnärztlichen Implantologie mittels Tissue Engineering

• Applicants: Professorin Dr. Christine Knabe-Ducheyne; Professor Dr.-Ing. Pedro Dolabella Portella, since 7/2012
• Subject Area: Dentistry, Oral Surgery
• Term: from 2010 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 168945493

Augmentative Maßnahmen wie das Verfahren der gesteuerten Knochenregeneration haben weitverbreitete Anwendung in der Zahnärztlichen Implantologie gefunden. Derzeit werden hauptsächlich Granulate aus Tricalciumphosphat (TCP) mit Resorptionszeiten von 1 - 2 Jahren klinisch eingesetzt. Partikulate von schneller resorbierbarer Calciumalkaliorthophosphaten konnten im Tierexperiment erfolgreich getestet werden. Zur Rekonstruktion komplexer Knochendefektkonfigurationen und zum Bone Tissue Engineering ist anstelle der Partikulate der Einsatz von porösen, resorbierbaren Formkörpern (sog. „Scaffolds“) erstrebenswert, die im Idealfall nach CT-Daten entsprechend der Defektkonfiguration hergestellt werden können. Weiterhin ist bei der Regeneration ausgedehnter Knochendefekte mittels entsprechender Scaffolds die Vaskularisation ein wichtiger Aspekt, so dass ein geeigneter Scaffold auch die Gefäßbildung unterstützen sollte. Im vorliegenden Vorhaben sollen Scaffolds aus einem bereits untersuchten, schnell resorbierbaren Calciumalkaliorthophosphat, hergestellt und optimiert werden. Das Basismaterial ließ bereits in vorausgegangenen Vorhaben in vitro und in vivo eine verstärkte osteoblastische Zelldifferenzierung und Knochenbildung erkennen. Es sollen zwei unterschiedliche Herstellungstechnologien zum Einsatz kommen, die einen unterschiedlichen Porositätsgrad bewirken. Insbesondere müssen geeignete technologische Parameter für das Material erarbeitet werden, was gewisse Materialmodifizierungen einschließt. Der Beitrag der verschiedenen Scaffolds zur Knochenregeneration mittels Tissue Engineering soll an einem segmentalen Defekt im Rattenfemur untersucht werden. Hierzu werden die Scaffolds zunächst in einem Perfusionsbioreaktor mit Knochenmarksstammzellen besiedelt und dann unter Einbringung eines mikrovaskulären Anschlusses zur Regeneration eines Critical-Size segmentalen Defektes im Rattenfemur implantiert und mit unbehandelten Scaffolds verglichen. Es wird der Einfluss auf die osteoblastische Zelldifferenzierung und auf die Angiogenese in vivo charakterisiert und die Knochenbildung histomorphometrisch sowie mittels Mikro- und Synchroton-CT quantifiziert. Hierbei ist der Einsatz der neu etablierten Technik des immunhistochemischen 6 Nachweises osteogener Marker an unentkalkten Sägeschnitten nach Kunststoffeinbettung vorgesehen. Darüber hinaus werden die mechanischen Eigenschaften des Regenerats eruiert.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Persons: Alireza Houshmand, Ph.D.; Professor Michael Siegfried Stiller, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Georg Berger, until 7/2012