@phdthesis{Franke2023,
  author    = {Franke, Christian},
  title     = {Gelenkknorpelintegration im Tissue Engineering: Untersuchung von Polyethylenglykol- und Hyalurons{\"a}ure-Komponenten f{\"u}r ein Adh{\"a}sivum und Etablierung eines biomechanischen Versuchsmodells},
  doi       = {10.25972/OPUS-32337},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-323375},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Gelenkknorpel besitzt aufgrund seiner avaskul{\"a}ren Natur und der fehlenden mitotischen Aktivit{\"a}t der Chondrozyten bei Sch{\"a}den kaum Potential zur Selbstheilung. Traumatische L{\"a}sionen und degenerative Ver{\"a}nderungen m{\"u}nden im Krankheitsbild der Osteoarthrose, welches mit dem Untergang des Gelenkknorpels einhergeht. Ein neuerer Therapieansatz ist das Tissue Engineering von Gelenkknorpel, wobei jedoch die laterale Integration der Implantate mit dem nativen Knorpelgewebe problematisch bleibt. Ein Adh{\"a}sivum kann neben einer ad{\"a}quaten Sofortadh{\"a}sion die Langzeitintegration f{\"o}rdern. In dieser Arbeit wurden verschiedene Polyethylenglykol (PEG)-basierte Zweikomponentenkleber, ausgehend vom kommerziell erh{\"a}ltlichen Gewebekleber CoSeal™, auf ihre Eignung f{\"u}r Gelenkknorpel untersucht. Dabei wurde Hyalurons{\"a}ure (HA) als physiologischer Bestandteil von Gelenkknorpel in thiolierter Form (HA-SH) als Komponente verwendet und auf seine prointegrativen Eigenschaften untersucht. Der den CoSeal™-Komponenten entsprechende 4-Succinimidyl-Glutarat/4-Thiol-PEG (4SG/4T-PEG)-Kleber hatte sich trotz seiner hohen Sofortadh{\"a}sionskraft auch nach der Substitution des 4T-PEG mit HA-SH als zu schnell in fl{\"u}ssiger Umgebung degradierend gezeigt, um eine suffiziente Langzeitintegration zu erreichen. Durch die Verwendung der langsamer degradierenden funktionellen 4-Succinimidyl-Carbonat-PEG (4C-PEG)-Komponente konnte die Langzeitadh{\"a}sionskraft in Kombination mit 4-Amin-PEG (4A-PEG) durch die stabilere Amid-Bindung zum einen und in Kombination mit HA-SH zum anderen signifikant gesteigert werden. Immunhistochemisch konnten bei beiden HA-haltigen Klebern Zeichen von Knorpelintegration nachgewiesen werden, w{\"a}hrend der 4C/4A-PEG-Kleber keine Integrationszeichen aufwies. Im 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium Bromid (MTT)-Assay war bei keinem Adh{\"a}sivum eine zytotoxische Wirkung zu erkennen. Insgesamt bieten die untersuchten PEG-basierten Adh{\"a}siva im Vergleich zu den weitverbreiteten Fibrinklebern eine deutlich h{\"o}here Sofortadh{\"a}sion, welche vergleichbar mit glutaraldehydbasierten Klebern ist. Allerdings k{\"o}nnen die initialen adh{\"a}siven Kr{\"a}fte, trotz histologisch nachweisbaren Integrationszeichen bei Inkorporation von HA, nicht langfristig aufrechterhalten werden, so dass Fibrinkleber weiterhin die Spitzengruppe in Sachen Langzeitadh{\"a}sion bilden. Da PEG eine ausgezeichnete Biokompatibilit{\"a}t, einfache Anwendbarkeit und zahlreiche weitere chemische Anpassungsm{\"o}glichkeiten zur Feinabstimmung der Degradationseigenschaften bietet, ist in Zukunft ein erfolgreicher Einsatz auch im Bereich von Gelenkknorpel denkbar. F{\"u}r die experimentelle Untersuchung von Adh{\"a}siva und Gelenkknorpel werden biomechanische Versuchsmodelle ben{\"o}tigt. Der Tensile-Test des Sandwich-Modells konnte im Rahmen dieser Arbeit erfolgreich etabliert und ein Protokoll festgelegt werden. In einem vergleichenden Versuch mit dem Push-Out-Test des Disc-Ring-Modells, welches als Referenzmodell dient, konnte in Bezug auf die Reproduzierbarkeit und Qualit{\"a}t der Messergebnisse die Gleichwertigkeit gezeigt werden. Insgesamt bietet er eine gute Alternative zum Push-Out-Test, um weiterf{\"u}hrende Fragestellung, wie z.B. extrinsische Kraftwirkungen auf das Konstrukt, zu untersuchen.},
  subject      = {Knorpel},
  language  = {de}
}