Zellfreie Matrixtransplantation

Neben der autologen Knorpelzelltransplantation (ACT) und der matrix-gekoppelten autologen Knorpelzelltransplantation (MACT) entwickelte die Forschung in den letzten Jahren auch zellfreie Verfahren zur Knorpelregeneration. Dabei bringen wir Biomaterialien unterschiedlichster Herkunft und Zusammensetzung in den Knorpeldefekt ein. Das Ziel hinter dieser zellfreien Matrixtransplantation ist, die dort befindlichen Stammzellen durch die Biomaterialien zu aktivieren. Denn diese Stammzellen sind in der Lage, sich durch eine solche entsprechende biologische und mechanische Stimulation in knorpelartiges oder knorpelähnliches Ersatzgewebe zu differenzieren. Das bedeutet vereinfacht ausgedrückt: Diese Stammzellen bilden wieder neues Knorpelersatzgewebe. Mit dieser Technik reparieren wir unter anderem kleinere Knorpelschäden. Aber auch osteochondrale Defekte, also Schäden, die den Knorpel und den darunterliegenden Knochen betreffen, können damit behandelt werden.

Die Operation zur zellfreien Matrixtransplantation ist meist eine Mini-Arthrotomie oder Arthroskopie. Dank ihrer Flexibilität und Elastizität lassen sich Biomaterialien gut an anatomische Krümmungen anpassen. Dadurch gelingt die Wiederherstellung der Kontinuität des Gelenkes meist ohne weiteres Fixieren oder Einnähen. Mesenchymale Stammzellen, die sich zu verschiedenen Zelltypen wie eben Knorpelzellen entwickeln können, wandern dann aus dem Knochenmark ein und lagern sich in der Membran ein. Dort vermehren und differenzieren sie sich und synthetisieren schlussendlich Knorpel- oder Knochenmatrix.

Zur Gewinnung der mesenchymale Stammzellen stehen ebenfalls verschiedenste Methoden zur Verfügung. Diese können durch eine Punktion aus dem Beckenkamm oder direkt aus dem betroffenen Gelenk gewonnen werden.

Folgende Biomaterialien verwenden wir für die zellfreie Matrixtransplantation:

• HyaloFast®
• Chondro-Guide®
• ChondroFiller®
• MaioRegen®

HyaloFast® ist ein auf Hyaluronsäure basierender Zellträger. Dieser unterstützt die Regeneration von hyalinem Knorpel bei chondralen und osteochondralen Läsionen (Knorpel- und Knochenschäden). HyaloFast® ist eine 3-D-Matrix, die aus einer einzigen Schicht HYAFF® Fasern besteht. Diese HYAFF® Fasern sind ein Ester der Hyaluronsäure und eine Hauptkomponente des menschlichen Knorpels. Die Hyaluronsäure unterstützt die Ansiedlung, Vermehrung und durchführen sierung von mesenchymalen Stammzellen, um die Knorpelschäden vollständig mit regeneriertem Gewebe aufzufüllen.

Wenn wir die Mikrofakturierung zur Mobilisierung von MSC (mesenchymale Stammzellen) aus dem Knochenmark anwenden, muss anschließend dafür gesorgt werden, dass die Zellen nach dieser Mobilisierung aus dem subchondralen Knochen im behandelten Knorpeldefekt gehalten werden. Das stellte in der Vergangenheit eine große Herausforderung dar. Doch HyaloFast® löst dieses Problem, da es als knorpelschützende Abdeckung fungiert. Damit sorgt es nach der Mobilisierung von MSC dafür, dass die Zellen in situ (vor Ort) bleiben. Zudem fördert es die Bildung eines stabilen und adhäsiven Blutklümpchens, welches den Knorpelschaden ausfüllt.

Die Vorteile von HyaloFast®:

• Dreidimensionaler Vliesstoff: HyaloFast® ist ein dreidimensionaler Vliesstoff, der einfach implantiert werden kann und die Geweberegeneration zur Auffüllung des Knorpelschadens unterstützt.
• Anpassungsfähige Form: Durch seine weiche Beschaffenheit fügt sich HyaloFast® gut an und bedeckt den Knorpeldefekt. Dank der einheitlichen Struktur können wir den Zellträger in jeder Ausrichtung oder auch überlagert anbringen.
• Vielseitig anwendbar: HyaloFast® setzen wir im Rahmen einer Arthroskopie, Miniarthrotomie oder eines offenen Eingriffes ein. Durch seine selbsthaftenden Eigenschaften kann es in den meisten Fällen ohne zusätzliche Fixierung eingesetzt werden.
• Dreidimensionale Matrix: Nach der Implantation behält HyaloFast® seine Struktur als funktioneller Zellträger bei, um die Ansiedlung mesenchymaler Stammzellen (MSC) zu fördern. Durch seine Vliesstruktur unterstütz es die dreidimensionale Anordnung des regenerierten Gewebes zur Auffüllung der Knorpelläsion.
• Vollständig resorbierbar: Hyaluronsäure ist eine natürliche, biokompatible Hauptkomponente des menschlichen Knorpelgewebes. Wenn das HYAFF® zur Hyaluronsäure abgebaut wird, wird es im Körper natürlich resorbiert.
• Ausgezeichnetes Sicherheitsprofil: HYAFF® wird seit bereits mehr als 15 Jahren im Bereich der Geweberegeneration eingesetzt und weist ein ausgezeichnetes Sicherheits- und Effizienzprofil auf.

Chondro-Guide® ist eine Bilayer-Kollagenmembran, die eigens für die Knorpelregeneration entwickelt wurde. Sie unterstützt nämlich die körpereigene Selbstheilungskraft bei der Regeneration von menschlichem Knorpel. Die Membran hat eine einzigartige Struktur mit einer glatten, kompakten Oberseite und einer rauen, porösen Unterseite. Diese Struktur bietet ideale Bedingungen für die Knorpelregeneration.

Chondro-Guide® wird bei der AMIC®-Methode (Autologe Matrixinduzierte Chondrogenese) verwendet. Diese AMIC®-Methode ist eine einzeitige, kosteneffiziente und effektive Technik zur Behandlung von Knorpeldefekten. Chondro-Guide® bildet dabei das Dach über einer „biologischen Kammer“, die um den Defekt entsteht und mit Zellen sowie Blut gefüllt ist. Die Kammer schützt die Zellen und den sich neu bildenden Knorpel vor Druck und Scherkräften, sodass Patienten früher mit der Rehabilitation beginnen können.

Die AMIC® ist eine verbesserte Methode der Mikrofakturierung, bei der wir chirurgisch sehr kleine Öffnungen im Knochen einfügen. Dabei werden Stammzellen aus dem Knochenmark frei und bilden im defekten Knorpelbereich ein Blutgerinnsel, den sogenannten „Super Clot“. Das Blutgerinnsel wird durch eine implantierte Kollagenmembran (Chondro-Guide®) abgedeckt und geschützt. Das Implantat beschützt nicht nur die Stammzellen sondern stimuliert Zellen auch zur Bildung von knorpelartigen Reparaturgewebe.

Die Vorteile von Chondro-Guide®:

• Biotechnisch gewonnene Bilayer-Kollagen I/III Membran
• Biokompatibel und natürlich resorbierbar
• Kann geklebt oder genäht werden
• Kompatibel mit verschiedenen Gewebe-Regenerationstechniken
• Einzeitiges Verfahren
• Einfache Handhabung – biegsam und reißfest
• Jederzeit verfügbar und einsatzbereit

Der ChondroFiller® ist ein biologisches Knorpelimplantat, das aus hochreinem, nativem Kollagen besteht. Es funktioniert ohne die Zustimmung von Zellen im Labor. Wie einige Studien zeigen, stellt die Kollagenmatrix optimale Bedingungen zur Einwanderung von Knorpel- und Stammzellen aus dem körpereigenen Gewebe dar. Sie stimuliert somit bereits in kurzer Zeit die Autoregeneration und die Entstehung von hochwertigem hyalinen Knorpel.

Kollagen ist das am häufigsten vorkommende Strukturprotein des menschlichen Körpers und der Hauptbestandteil von Haut, Sehnen, Knochen und Knorpel.

Die Vorteile von ChondroFiller®:

• nur eine Operation
• arthroskopisch oder minimal-invasiv implantierbar
• gute Anpassung auch an irreguläre Defekte
• kurze OP-Dauer

Ein innovativer Ansatz zur Wiederherstellung der Anatomie und Physiologie der Gelenksfläche ist ein Therapiekonzept namens MaioRegen®. Dieses Konzept ermöglicht bei osteochondralen Defekten und Osteochondritis dissecans eine Defektfüllung, welche die Struktur und Funktion von osteochondralem Gewebe reproduziert. MaioRegen® ist ein poröses, dreischichtiges, dreidimensionales biomimetisches Konstrukt, das den originären Knochen-Knorpel-Übergang imitiert.

Im Detail sieht diese künstliche Matrix folgendermaßen aus: Dem flexiblen Gewebe des Knorpels entspricht eine mit einer glatten Oberfläche überzogene synthetische Schicht, die zu 100% aus Kollagen-Makromolekülen equinen Ursprungs vom Typ I besteht. Diese Schicht ersetzt damit jenen Teil des Gelenkknorpels, der die glatte Oberfläche im Gelenk bildet. Der rigide (steife, nicht-flexible) Bereich des subchondralen Knochens und des kalzifizierten Knorpels wird durch ein mineralisiertes Gemisch aus Kollagen vom Typ I (30%) und nanostrukturiertem, mit Magnesium angereichertem Hydroxyapatiten (70%) kopiert. Mit der Kombination dieser beiden flexiblen und steifen Bestandteile bildet MaioRegen® das Knorpelersatzgewebe für die zellfreie Matrixtransplantation.