Untersuchung einer biomimetischen Hybrid-Biomatrix aus Seidenfibroin und Hyaluronsäure als Trägersystem für die Autologe Knorpelzelltransplantation
Die ACT ist bereits in der klinischen Anwendung seit mehreren Jahren eine etablierte Methode im Feld der matrixassoziierten knorpelregenerativen Verfahren. Dennoch besteht in den zur Verfügung stehenden Trägersystemen weiterhin die Problematik ein optimales Mikromilieu für humane Chondrozyten zu erzeugen, welches sowohl eine vitale Proliferation und Differenzierung ermöglicht, als auch eine knorpelmimetische mechanische Belastbarkeit gewährleistet. Das Ziel war es ein hochmodifizierbares Hybridscaffold aus einer Seidenfibroinmatrix und einem Hydrogel auf Hyaluronsäurebasis, als Trägersystem zu entwickeln.
Aus operativ entfernten Hüftköpfen stammende, in Monolayerkulturen expandierte hCh (n = 3) wurden in eine 3D-Matrix aus Seidenfibroin eingebettet und von einem Hyaluronsäure-Tyramin-Hydrogel umspült. Die Zellen wurden in chondropermissivem Medium mit und ohne TGF-β1 kultiviert. Es wurde die Zellvitalität, Proliferation, Differenzierung, Extrazellulärmatrix-Synthese und Biomechanik untersucht. Über den Untersuchungszeitraum von 28 Tage konnten wir eine hohe Vitalität (> 95 %) und homogene Kolonisation in beiden Gruppen entlang der Seidenfibroinfasern beobachten. Die hCh zeigten dabei einen ramifizierten Phänotyp und schmiegten sich flach an die Fasern an. Eine Migration in das Hydrogel in der Hybridgruppe konnte kaum beobachtet werden. Die Kombination mit einem Hydrogel führte zu einer verbesserten chondrogenen Redifferenzierung. Die Anwesenheit von Hyaluronsäure und TGF-β1 steigerten die Expression von chondrogenen Markern und verbesserte speziell die COL2A/1A ratio signifikant. Zusätzlich bat das Hydrogel in sich eine verbesserte Primärsteifigkeit und führte in Kombination mit der durch sie gesteigerten Matrixsynthese und -retention im Biomaterial zu einer überlegeneren mechanischen Stabilität.
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