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000051136 1001_ $$0P:(DE-82)015306$$aFluck, Christian Gerd$$b0$$eAuthor
000051136 245__ $$aHybridstrukturen zum Tissue Engineering des vorderen Kreuzbandes : biomechanische Untersuchungen$$cvorgelegt von Christian Gerd Fluck$$honline, print
000051136 246_3 $$aHybrid structures for tissue enginnering of the anterior cruciate ligament : biomechanical examinations$$yEnglish
000051136 260__ $$aAachen$$bPublikationsserver der RWTH Aachen University$$c2009
000051136 300__ $$aIII, 68 S. : Ill., graph. Darst.
000051136 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
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000051136 5203_ $$aDas vordere Kreuzband (VKB) übt eine wichtige biomechanische Funktion im menschlichen Kniegelenk aus. Es stabilisiert die Gelenkpartner Femur und Tibia gegen eine anteriore Translation und dient als Rotationsstabilisator. Daher führen Verletzungen des VKB zunächst häufig zu einer Instabilität im Kniegelenk und als Folge davon zum vermehrten Auftreten sekundärer Gonarthrose. Die Inzidenz einer VKB Ruptur liegt in Deutschland bei mehr als 80.000 Patienten jährlich, es werden pro Jahr etwa 50.000 VKB – Rekonstruktionen vorgenommen. Heutzutage gilt der Ersatz des Kreuzbandes mittels körpereigener Sehnen (Semitendinosus- und/ oder Gracilissehne = „Hamstrings“ oder Patellarsehne) als Methode der Wahl. Aufgrund verschiedener Probleme als Folge der Sehnenentnahme  (femoropatellares Schmerzsyndrom, Schwächung der Beugekraft), bzw. wegen der Therapie re - rupturierter autologer Kreuzbandtransplantate sucht man nach Alternativen in der Kreuzbandchirurgie. Eine mögliche Alternative bietet das Tissue Engineering. Hier werden biologische, bzw. synthetisch erzeugte Gerüstgewebe mit Zellen unter speziellen Umgebungsbedingungen gezüchtet, um sie zur Diffenzierung in das gewünschte Zielgewebe anzuregen. In dieser Arbeit wurden die drei biokompatiblen Polymere Polyglycolsäure (PGA), Polymilchsäure (PLLA) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) auf ihre biomechanischen Eigenschaften untersucht und mit dem vorderen Kreuzband von Merinoschafen verglichen. Alle genannten Materialien werden bereits in der Medizin eingesetzt. Die Polymere wurden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen, Deutschland zu porösen Schläuchen gewirkt und anschließend mit einem verdichteten Typ-I-Kollagengel befüllt. Das Ziel der Arbeit war es ein Hybridkonstrukt herzustellen, welches die biologischen Eigenschaften von Kollagen (Zellwachstum möglich) mit den biomechanischen Eigenschaften synthetischer Polymere verbindet und somit ein geeignetes Konstrukt für den VKB-Ersatz darstellt. Die biomechanischen Eigenschaften der Hybridkonstrukte (Reißfestigkeit, Längenänderung, Dehnung, Spannung, Steifigkeit) wurden durch uniaxiale Zugversuche geprüft. Reißfestigkeit und Steifigkeit der nativen Schafskreuzbänder waren signifikant (p<0,0001) höher als die Werte aller drei Hybride. Unter den Polymeren zeigte sich PVDF als biomechanisch stabilstes Material, gefolgte von PGA und PLLA. Die Ergebnisse für Dehnbarkeit und Längenänderung der Polymergewirke waren signifikant höher als die Werte des nativen Kreuzbandes. So kam es beim VKB des Schafes zu einer maximalen Dehnung von 32,71 ± 12,19% während die Dehnung der Hybridkonstrukte 73,27 ± 10,40% (PGA), 139,76 ± 23,09% (PVDF) und 141,65 ± 10,04 (PLLA) betrug. Die Ergebnisse der biomechanischen Untersuchung mit einem in der Literatur validierten Versuchsaufbau lassen den Schluss zu, dass keines der untersuchten Materialien die biomechanischen Eigenschaften aufweist, um als geeigneter Kreuzbandersatz in Frage zu kommen.$$lger
000051136 520__ $$aThe anterior cruciate ligament (ACL) exercises an important biomechanical function in the human knee joint. It stabilizes the joint partners Femur and Tibia against anterior translation and serves as a rotation stabilizer. Injuries of the ACL therefore lead first of all to instability in the knee joint and subsequently to secondary gonarthrosis. The annual incidence of rupture of the ACL is 80,000, with approximately 50,000 ACL-reconstructions yearly. Nowadays, replacement of the ACL with autologous tendons (tendon of the semitendinosus and/or gracilis muscle = “Hamstrings” or Patella tendon) is a method of first choice. Due to different problems following explantation of the above mentioned tendons; e.g. femoropatellar pain syndrome, weakening of the bending strength of the knee, or because of the re-rupture of autologous ACL-transplants, there is a search for alternatives in the ACL-surgery. Tissue engineering offers a perspective in response to this problem. Hereby, biological or artificially synthesized frame tissue is grown together with cells under defined conditions to initiate differentiation of the cells into particular target tissue. In this work, the biomechanical characteristics of the three biocompatible polymers Polyglycol acid (PGA), Polylactic acid (PLLA) and polyvinylidene fluoride (PVDF) were examined and compared with the biomechanical characteristics of the ACL of Merino-sheep. All materials mentioned are already used in the medicine. In collaboration with the Institute of textile technology (ITA) of the Technical University of Aachen-Germany (RWTH Aachen), the polymers were knitted to form a porous fabric which was later on filled with a consolidated type I collagen gel. The aim of this work was to develop a hybrid construct, which merges the biological characteristics of collagen (cell growth possible) with the biomechanical characteristics of synthetic polymers and becomes a suitable material for ACL replacement. The biomechanical characteristics of the hybrids (ultimate tensile strength, distension, stretching, tension and rigidity) were examined by uni-axial traction tests. Ultimate tensile strength and rigidity of the sheep ACL were significantly higher (p<0.0001) than the values of all three hybrids. Among the polymers, PVDF showed the best biomechanical stability, followed by PGA and PLLA. The elasticity and distension of the knitted polymer fabrics were significantly higher than the values of the anterior cruciate ligament of the Merino-sheep. The ACL of the sheep showed a maximum stretch of 32.71 ± 12.19 %, while PGA, PVDF and PLLA hybrid constructs showed 73.27 ± 10.40%, 139.76 ± 23.09% und 141.65 ± 10.04 respectively. The results of biomechanical investigation with an experimental setup, which has been validated in literature, permit the conclusion that none of the examined materials exhibits the required biomechanical characteristics, making it suitable for replacement of the ACL in human beings.$$leng
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