Biomechanische Eigenschaften von Gelenkknorpel nach hydrostatischer Hochdruckbehandlung Biomechanical properties of articular cartilage after high hydrostatic pressure treatment
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Peter Diehl
Zusammenfassung
Ziel: Zu den aktuellen Rekonstruktionsverfahren großer tumorbefallener Knochendefekte gehören die intraoperative extrakorporale Bestrahlung oder Autoklavierung mit anschließender Reimplantation. Dies führt jedoch zum Teil zu einer erheblichen Veränderung der Transplantatqualität. Mitl der hydrostatischen Hochdrucktechnik (HHD) kommt eine neue Alternative zur experimentellen Anwendung. Maligne Tumorzellen sollen unter Erhalt der biomechanischen Eigenschaften abgetötet werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die biomechanischen und immunhistologischen Auswirkungen einer HHD-Behandlung auf Knorpelgewebe zu untersuchen.
Material und Methode: Osteochondrale Segmente aus bovinen Femurkondylen wurden mit HHD bei 300 und 600 MPa behandelt (je n=20). Biomechanische und immunhistologische Eigenschaften von behandelten und unbehandelten Segmenten wurden durch einen speziell entwickelten repetitiven Kugeleindrückversuch sowie durch die immunhistochemische Anfärbung von Aggrecan und Link Protein evaluiert. Kontralaterale Segmente dienten jeweils als unbehandelte Kontrolle.
Ergebnisse: Es zeigte sich selbst nach einer Behandlung der osteochondralen Segmente bei 600 MPa keine signifikante Änderung der Steifigkeit und des Relaxationsverhaltens. Immunhistochemisch ergab sich in allen Proben eine erhaltene Anfärbbarkeit der Kollagene, Proteoglykane und kein Unterschied im Verteilungsmuster zwischen behandelten und unbehandelten Proben.
Schlussfolgerung: Bei der Behandlung von Knorpelgewebe mit HHD werden normale und Tumorzellen unter Erhalt der biomechanischen und immunhistologischen Eigenschaften zerstört. Somit besteht die Möglichkeit, nach Resektion eines tumorbefallenen Knorpel-Kno-chenareals durch HHD ein tumorfreies autologes Segment zwecks Reimplantation zu erstellen.
Abstract
Aim: Reconstruction of bone defects due to malignant tumors can be realized by several methods. Up to now, two methods, irradiation and autoclaving, are available for extracorporeally devitalizing resected tumor-bearing osteochondral segments. Previous investigations have shown that human normal and tumor cells in culture were irreversibly impaired when subjected to extracorporeal high hydrostatic pressure (HHP) of 350 MPa. The aim of this study was to examine the biomechanical and immunohistochemical properties of cartilage after exposure to HHP.
Materials and methods: Osteochondral segments of bovine femoral condyles were exposed to pressure of 300 and 600 MPa (n=20 each). Biomechanical and biological properties of untreated and treated segments were evaluated by repetitive ball indention testing and immunohistochemical labelling aggrecan, link protein and collagen II. The contralateral segments served as untreated control.
Results: No significant alterations concerning stiffness and relaxation of osteochondral segments even after 600 MPa were observed. Immunohistochemically, staining was positive in all cases and no differences in the labeling pattern of proteoglycanes were observed between untreated and HHP-treated specimens.
Conclusion: These findings give hope that HHP eventually will be used as a new gentle way of treating resected cartilage and bone without alteration of biomechanical properties to inactivate tumor cells in order to allow autologous reimplantation.
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