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Experimentelle Knorpelregeneration

  1. Universitätsklinik für Orthopädie und Unfallchirurgie
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Knorpelregeneration – Authentische Biomaterialien

Knorpelschäden stellen eine der größten Herausforderungen in der orthopädischen und unfallchirurgischen Regenerationsmedizin dar und werden mit Knorpelzellimplantaten oder Stammzellaktivierung behandelt. Bei großen Defekten werden zusätzlich Biomaterialien eingebracht, um die Zellen im Defekt zu verteilen und die Gewebebildung zu fördern. Diese Behandlung führt in den meisten Fällen zu einer wesentlichen Verbesserung der klinischen Symptome der Patient:innen, jedoch zu keiner vollständigen Wiederherstellung der ursprünglichen Situation.

Um die Regeneration zu verbessern und zu beschleunigen, beschäftigt sich die Knorpelregenerationsgruppe mit der Entwicklung von Biomaterialien, die dem nativen Knorpel in Festigkeit, Struktur und Zusammensetzung ähneln und somit die Gewebebildung besser unterstützen können als bisher erhältliche Materialien. Diese Anforderungen erfüllt am besten die Knorpelmatrix selbst und könnte in dezellularisierter Form als Biomaterial dienen. Die Zugänglichkeit des dichten Materials zur Wiederbesiedelung mit patient:inneneigenen Zellen stellt dabei die größte Herausforderung dar. Diese Hürde hat die Arbeitsgruppe von Priv.-Doz. Dr. Nürnberger durch die selektive enzymatische Perforation von bovinem Ohrknorpel bzw. durch Laserperforation von humanem Gelenksknorpel überwunden.

In präklinischen Untersuchungen zeigten beide Knorpelmatrix-basierten Materialien gute Eigenschaften mit vollständiger Wiederbesiedelung durch Zellen und die Bildung von Regenerationsgewebe durch die eingewanderten Zellen. Langfristiges Ziel dieses Projekts ist die klinische Umsetzung der Materialien für eine Verbesserung der Knorpelregeneration bei Patient:innen.

Wichtigste Publikationen

Abbildung: Biomaterialien aus dezellularisiertem Knorpel mit Lasereinschnitten (links) implantiert in einen experimentellen Defekt (rechts).
Abbildung: Biomaterialien aus dezellularisiertem Knorpel mit Lasereinschnitten (links) implantiert in einen experimentellen Defekt (rechts).
  • Repopulation of decellularized articular cartilage by laser based matrix engraving. Nürnberger S, Schneider S, Keibl C, Schädl B, Heimel P, Monforte X, Teuschl AH, Nalbach M, Thurner PJ, Grillari J, Redl H, Wolbank S. EBioMedicine 2021 Jan 16;103196 doi:10.1016/j.ebiom.2020.103196
  • Repopulation of an auricular cartilage scaffold, AuriScaff, perforated with an enzyme combination. Nürnberger S, Schneider C, van Osch G.V.M, Keibl C, Rieder B, Monforte X, Teuschl A, Mühleder S, Holnthoner W, Redl H, Wolbank S. Acta Biomaterialia 2019 (1) 86 p207-222. doi: 10.1016/j.actbio.2018. 12.035
  • Systematic comparison of protocols for the preparation of human articular cartilage for use as scaffold. Schneider C, Lehmann J, van Osch GJVM, Hildner F, Teuschl A, Monforte X, Miosga D, Heimel P, Priglinger E, Redl H, Wolbank S, Nürnberger S. Tissue Engineering Part C, 2016 22 (12) 1095-1107. doi: 10.1089/ten.TEC.2016.0380.

Presse

Kooperation

Ludwig Boltzmann Institut für Experimentelle und Klinische Traumatologie, Forschungszentrum der AUVA, Wien, Österreich  
 

Funding

  • FFG-Project Bridge Early Stage 2014 “Novel concept for cartilage regeneration.”
  • FFG-Bridge1 Project 2020 „Cartilage for Cartilage Regeneration“