Mechanical stimulation of autogenous growth factors and neo-vascularization after bony reconstruction of mandibular segmental defects in a goat model
Final Report Abstract
In dieser Forschungsarbeit wurden verschiedene Strategien der chemischen und physikalischen Stimulation von hart- und weichgeweblicher Regeneration in vitro und in vivo getestet. Wir konnten in vitro nachweisen, dass das Gtn-HPA-Hydrogel eine suffizient-supportive Matrix für mesenchymale Knochenstammzellen (MSCs) darstellt. Während die Zugabe des Wachstumsfaktors PDGF-BB die frühe Proliferation und Migration der MSCs im Gel anregt, sind die Effekte von extrakorporalen Schockwellen (ESWs) später und substantieller. Sowohl PDGF als auch ESWs sind in der Lage, die im Gel enthaltenen MSCs osteogen zu differenzieren. Das Gel könnte in Zukunft mit durch ESWs vorbehandelten MSCs beladen in kritische Kieferdefekte zur ossären Regeneration injiziert werden. In vivo wurde eine Investigation der notwendigen Dosis von ESWs zur Stimulierung einer periostealen Regeneration durchgeführt. Hier zeigten sich, im Gegensatz zu den in vitro-Ergebnissen, keine Effekte bei den ESW-Dosierungen von 0,4 mJ/mm2 und von 0,1 mJ/mm2 bei jeweils 500 Impulsen. Allerdings konnten wir eine signifikante Stimulation der Hautregeneration, der Neovaskularisation und der Kollagenproduktion von mit ESWs vorbehandeltem Weichgewebe nachweisen. Dies könnte die für eine Hauttransplantation und Lappenoperation in der plastischen Gesichtschirurgie vorteilhaften dermalen Eigenschaften signifikant steigern. Überraschenderweise konnten wir keinen Effekt der ESWs jeglicher Dosis auf die periostale Regeneration zeigen. Daher war eine Druchführung des ursprünglich geplanten Projektes nicht möglich. Die weichgeweblichen Erkenntnisse wurden erstmals im Großtiermodell erbracht und erfordern eine klinische Überprüfung.
Publications
- Der besondere Fall: Knochenstammzellen zur möglichen Regeneration von Parodontaldefekten. Zahnärztliche Mitteilungen 103.14:40-42 (2013)
Alshihri A., Shabazfar N., Koo S., Kämmerer P.W.
- Different culture media affect growth characteristics, surface marker distribution and chondrogenic differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stromal cells. BMC Musculoskelet Disord. 2013 Jul 30;14(1 ):223. [Epub ahead of print]
Hagmann S., Moradi B., Frank S., Dreher T., Kämmerer P.W., Richter W., Gotterbarm T.
(See online at https://doi.org/10.1186/1471-2474-14-223) - FGF-2 addition during expansion of human bone marrow-derived stromal cells alters MSC surface marker distribution and chondrogenic differentiation potential. Cell Prolif. 2013 Aug;46(4):396-407
Hagmann S., Moradi B., Frank S., Dreher T., Kämmerer P.W., Richter W., Gotterbarm T.
(See online at https://doi.org/10.1111/cpr.12046) - The effects of chemical and physical stimulations on mesenchymal stem cells in gelatin-hydroxyphenylpropionic acid injectable hydrogels. VA research day, Boston, MA (2013)
Alshihri A., Kämmerer P.W., Nui W., Wright R., Spector M.
- Intensitätsabhängige physikalische Stimulation von Gewebsregeneration und Neovaskularisierung fazialer Weichgewebe im Großtiermodell - ein Beitrag zur Verbesserung der Vaskularisierung mikrovaskulärer Transplantate? Jahreskongress der DGMKG Mainz 2014
Kämmerer P.W., Alshihri A., Wagner W., Spector M.
