Perkutaner Pulmonalklappenersatz und Tissue Engineering : die Herstellung und Charakterisierung selbstexpandierender klappentragender Stents auf der Basis eines dezellularisierten Klappengerüstes

Bethge, Johannes

In einer Zusammenführung des perkutanen Pulmonalklappenersatzes und des Tissue Engineering könnten sich die jeweiligen Vorteile der beiden Verfahren vereinen. Ziel dieser Arbeit ist es einen Tissue engineerten, klappentragenden Stent auf der Basis eines dezellulariserten Klappengerüstes zu entwickeln, der sich für den perkutanen Einsatz am ovinen Großtiermodell eignet. Zusätzlich wird die Entwicklung, Funktionsfähigkeit und Qualität der gefertigten Stents evaluiert. Als Grundlage für die Herstellung wurden porcine Pulmonalklappen und oviner Dünndarm präpariert und in einem selbstexpandierenden Nitinol-Stent mit 26 mm Durchmesser fixiert. Diese Konstruktion wurde anschließend mit einer Enzymlösung dezellularisiert, um ein azelluläres Klappengerüst für eine in vivo-Rebesiedlung oder eine in vitro-Besiedlung mit autologen Zellen zu schaffen. Insgesamt wurden 40 klappentragende Stents hergestellt. Zehn klappentragende Stents wurden als Prototypen für einen Test am Applikationskatheter und weitere sechs für erste für Dezellularisierungs- und Besiedlungsversuche gefertigt. Für in vitro-Untersuchungen und den Einsatz am ovinen Großtiermodell wurden 24 klappentragende Stents hergestellt. Mit folgenden Methoden wurden diese 24 Stents auf ihre Eignung untersucht und bewertet: Makroskopische Beurteilung, Suffizienztest mittels NaCl-Lösung und Messung der Expansionsfähigkeit. Drei Stents wurden mikrobiologisch untersucht. Exemplarisch wurde ein Stent einem Funktionstest im Kreislaufmodell unterzogen. Insgesamt wurde 12 Versuchstieren ein klappentragender Stent implantiert. Die Anwendbarkeit und mögliche Akutfolgen der Stent-Applikation in vivo wurde durch eine Untersuchung der verstorbenen Versuchtiere betrachtet. Für erste Präparationsversuche wurden 50 porcine Pulmonalklappen verbraucht. Nach einer erfolgreichen Umsetzung der Präparation und Fixierung von Klappe und Dünndarm konnten 10 klappentragende Stents als Prototypen in einen 22 French Applikationskatheter geladen werden. Die Handhabung des Dezellularisierungsverfahrens mit Trypsin/EDTA stellte sich unproblematisch dar. Die gewählte Dezellularisierungsdauer von 24 h zeigte dabei gute Ergebnisse. Auch die Zellkultivierung konnte erfolgreich umgesetzt werden. Nach 19-20 Tagen wurden genügend vitale Endothelzellen und nach durchschnittlich 22 Tagen genügend vitale glatte Muskelzellen kultiviert. Die Einrichtung eines statischen und dynamischen Besiedlungsvorganges konnte realisiert werden. Ein dezellularisierter klappentragender Stent konnte in 5, ein in vitro besiedelter in 47 Tagen hergestellt werden. Die in vitro-Evaluation der 24 Klappenstents zeigte folgende Ergebnisse: Im Suffizienztest konnten die Stents im Mittel eine Flüssigkeitssäule für 117,5 s halten. Die Messung bei 37°C ergab einen mittleren Durchmesser von 25,2 mm. Bei der makroskopischen Beurteilung wiesen sechs Stents kleine Beschädigungen auf. Keiner der untersuchten Stents zeigte eine Kontamination mit Bakterien oder Pilzen. Der im Kreislaufmodell getestete klappentragende Stent öffnete und schloss sich regelrecht. Die Druckwerte entsprachen der Norm. Die Untersuchung der verstorbenen Versuchstiere ergab, dass 67% der Gesamtsterblichkeit mit einer akuten, durch den Stent verursachten Perforation assoziiert waren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte ein Herstellungsprozess selbstexpandierender, porcine Pulmonalklappen tragender Nitinol-Stents mit Methoden des Tissue Engineering etabliert werden. Das Vorgehen und die verwendeten Materialien bewährten sich. Die klappentragenden Stents erwiesen sich nach unseren Einschätzungen als funktionstüchtig und suffizient und damit einsetzbar. Die Größe und Beschaffenheit der Nitinol-Stents sollte modifiziert werden, um Perforationsrisiken während der Applikation weiter zu verringern.

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Bethge, Johannes: Perkutaner Pulmonalklappenersatz und Tissue Engineering : die Herstellung und Charakterisierung selbstexpandierender klappentragender Stents auf der Basis eines dezellularisierten Klappengerüstes.

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