Functionalisation of PLLA nanofiber scaffolds using a possible cooperative effect between collagen type I and BMP-2: impact on growth and osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells

Anne Veltum, Orthopädie Und Rheumatologie, Schofer, Markus (Prof. Dr.)
2012
Neuartige Knochenersatzmaterialien gewinnen in der Orthopädie und der Mund-Kiefer-Gesichtschirurgie einen immer höheren Stellenwert bei der Be-handlung von unüberbrückbaren Knochendefekten. Standard bei der Knochentransplantation ist der Einsatz von autogener Spongiosa aus dem Beckenkamm. Die darüber hinaus zunehmend eingesetzten synthetischen Knochenersatzmaterialien bestehen aus Metallen, Polymeren, Keramik und Kompositen und sollten als Voraussetzung die Prinzipien des Tissue Engineering
more » ... llen, sprich ein dreidimensionales Grundgerüst besitzen, das bestenfalls mit Wachstumsfaktoren und Stammzellen besiedelt wird. Häufig werden für das Tissue Engineering Polymerstoffe oder deren Nanofasern eingesetzt. So vereinen aus Polymeren gesponnene Nanofasern, eingesetzt als Knochenersatzstoffe, verschiedene Vorteile. Sie imitieren die extrazelluläre Matrix, was auf ihnen kultivierte Zellen zur Differenzierung, Migration und Proliferation anregt. Dabei hängt die biologische Wirksamkeit von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Fasern ab. Die aus PLLA gesponnen Fasern zeigen nach der Kultivierung mit mesenchymalen Stammzellen im Verlauf eine hohe Zelldichte bei einer niedrigen Zelldifferenzierung. Eine bessere Zelldifferenzierung und höhere Zelldichten erhält man bei einer Funktionalisierung der Zellen mit Kollagen Typ 1 oder dem Wachstumsfaktor BMP-2. In dieser Arbeit sollte ein möglicher kooperativer Effekt zwischen Kollagen Typ 1 und BMP-2 auf die Nanofasern übertragen werden. Dafür wurden Scaffolds aus PLLA-Fasern, PLLA-Koll1-Blend-Fasern und PLLA-Koll1-BMP-2-Fasern mit humanen mesenchymalen Stammzellen unter Wachstums- und osteoinduktiven Bedingungen über 22 Tage kultiviert. Im Verlauf wurde die Genexpression von Alkalischer Phophatase, Osteokalcin und Kollagen Typ 1 bestimmt. Außerdem wurde die Genexpression der [...]
doi:10.17192/z2012.0677 fatcat:brsnk7fphvaazd47avulad4bty