Mundgesundheit im Wandel der Zeit

26 Fortbildung und

26 Fortbildung und mesenchymale Stammzellen dazu anregen neuen Knochen zu bilden. Präfabrikation. Ziel der Arbeitsgruppe war es ein patientenspezifisches Verfahren zu entwickeln, das neuen Knochen in der Dimension des knöchernen Defekts auf Basis von Knochenersatzmaterialien präfabriziert. Um eine schnelle Translation in die klinische Anwendung zu ermöglichen sollten ausschließlich autologe (also direkt im Körper vorhandene) Zellen Verwendung finden und alle Materialien bereits medizinisch zugelassen sein. Info Dr. Dr. Fabian Duttenhoefer, Arzt an der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des Universitäts-Klinikums Freiburg, forscht auf dem Gebiet der Knochenneubildung sowie der klinischen Anwendung von regenerativer Medizin und Tissue Engineering. Dr. Duttenhoefer hat sein Humanmedizinstudium an der Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg abgeschlossen und im Anschluss die zahnmedizinische Ausbildung an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg absolviert. Bereits seit 2005 forscht er im Bereich der Hartgeweberegeneration. So thematisierte seine erste Doktorarbeit den Einfluss systemischer Stressfaktoren auf den Knochenmetabolismus. Seit 2009 ist Dr. Duttenhoefer ständiges Mitglied der Arbeitsgruppe „Regenerative Medizin – Tissue Engineering” der Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie des Universitätsklinikum Freiburg und leitet hier den Bereich Hartgeweberegeneration. Sein wissenschaftlich-klinischer Fokus liegt im Bereich der Translation von Tissue-Engineering-Konzepten in die klinische Anwendung. Aktuell erforscht Dr. Duttenhoefer die klinische Anwendung utologer Thrombozytenlysate in der Sinusbodenaugmentation. Seine wissenschaftliche Ausbildung konnte er 2010 während eines zwölfmonatigen Forschungsstipendiums am Schweizer AO Research Institute in Davos ausbauen und vertiefen. Der Forschungsschwerpunkt lag hier im Bereich der Neovaskularisation von Knochenersatzmaterialien zur Therapie von großen Knochendefekten. Im Rahmen dieser Forschung entstand seine zweite Dissertation über das Neovaskularisationspotenzial von autologen humanen endothelialen Progenitorzellen in Kombination mit mesenchymalen Stammzellen auf Knochenersatzmaterialien. Verschiedene weiterführende Projekte, u. a. im Bereich patientenspezifischer 3D Verfahren zur Knochenregeneration sind daraus entstanden. Dr. Dudenhoefer wurde im April 2016 auf dem International Osteology Symposium in Monaco mit dem ersten Preis für Grundlagenforschung ausgezeichnet. BoneBox. Das aus diesem Anforderungsprofil heraus entwickelte Konzept der BoneBox besteht aus einer freidimensionierbaren CAD/CAM-Box aus „medical grade" Polyetheretherketon (PEEK) mit einem Kern aus Knochenersatzmaterial (βTCP) (Abb. 1). PEEK ist ein hochtemperatur- und chemikalienbeständiger thermoplastischer Kunststoff, der wiederholt sterilisierbar, biokompatibel und röntgendurchlässig ist. Darüberhinaus lässt sich PEEK im CAD/CAM-Verfahren bearbeiten. Das als Knochenersatzmaterial gewählte βTCP hat sich über Jahre klinisch bewährt und ließ somit eine gute Vergleichbarkeit der eigenen Ergebnisse mit anderen Studien zu. Bioreaktor. Die BoneBox wird als Bioreaktor zwischen Periost und knöcherner Kompakta implantiert (Abb. 2). So hat das Knochenersatzmaterial Kontakt sowohl zur Knochenoberfläche als auch zur Kambiumschicht des Periost. Als Ort der Implantation der Bone- Box zur Knochenneubildung wurde der in der plastischen Chirurgie etablierte Corticoperiostale Lappen der medialen Femurkondyle gewählt. Dieser weist neben einem definierten Gefäßstiel, der Arteria genicularis descendens, eine exzellente operative Erreichbarkeit und geringe Spenderseitenmorbidität auf. Im Falle der BoneBox wird diese zusätzlich reduziert, da später kein autologer Knochen entnommen wird. Knochenneubildung. Erste präklinische Studien wurden im Schafsmodell bereits erfolgreich durchgeführt. Die Auswertung mittels µCT Scans erfolgten direkt postoperativ sowie nach zwölfwöchiger Einheilungsphase. Hierbei konnte bereits in der Kontrollgruppe, ohne Knochenersatzmaterial, eine hoch reaktive Bioreaktorkapazität mit basaler Knochenneubildung nachgewiesen werden (Abb. 3). Zur Dokumentation der Knochenneubildung wurden in-vivo Fluorochrome- Markierung nach vier (CalceinGreen) und acht (Xylenol Orange) Wochen durchgeführt. Nach zwölf Wochen in situ wurden die Präparate histologisch ausgewertet (Giemsa-Eosin, prämortale i. v. Tuscheinjektion). Bereits nach vier Wochen zeigte die Fluorochrome- Markierung eine Knochenneubildung im Bioreaktor (Abb. 4). Nach zwölf Wochen ließ sich ein vermehrter Abbau und Ersatz des β-TCP-Scaffolds durch neugebildeten Knochen sowie eine ausgedehnte Neovaskularisation ausgehend vom Periostlappen (Giemsa-Eosin, Tusche) nachweisen (Abb. 5). Über 50 Prozent des Knochenersatzmaterials waren dabei vertikal knöchern durchbaut, mit einer Total-Volumenzunahme von neun Prozent und einem Anstieg des Kalzifizierungslevels um 30 Prozent (Abb. 6). Neovaskularisation. Zusammenfassend ließ sich feststellen, dass das CAD/CAM-Bioreaktorkonzept in hohem Maße die vertikale Knochenneubildung und Neovaskularisation des Knochenersatzmaterials fördert und der neugebildete, vaskularisierte Knochen stark kalzifiziert und für eine Transplantation geeignet ist. Der modulare Aufbau der BoneBox ermöglicht jetzt die passgenau Transplatation des neugebildeten Knochens sowohl avaskuläre als auch als mikrovaskuläres, gefäßgestieltes Transplantat in den andernorts zu therapierenden knöchernen Defekt. Das Verfahren soll zeitnah zur Behandlung von Patienten mit ausgedehnten Knochendefekten oder Knochenrückbildung, wie beispielsweise ZBW 11/2016

Fortbildung 27 Giemsa-Eosin & Tusche. Neu gebildetes, knöchernes Gewebe bestehend aus neuem Knochen und ossifizierendem Scaffoldmaterial: Einwachsendes Knochengewebe (*), Abbau und Ersatz des -TCP-Scaffolds durch neugebildeten Knochen (#), Neovaskularisation ausgehend vom Periostlappen (Pfeile) (Abb. 5). Test-Gruppe. BoneBox, implantiert mit -TCP-Scaffold, zeigte über 50 Prozent vertikale Knochenneubildung (Pfeil) und Fusion des Scaffolds mit der Kompakta (Punkte) (Abb. 6). Fotos: Dr. Duttenhoefer bei der ausgedehnten Alveolarfortsatzatrophie, klinische Anwendung finden. Das Literaturverzeichnis finden Sie unter www.zahnaerzteblatt.de oder kann beim IZZ bestellt werden unter Tel: 0711/222966-14, Fax: 0711/222966-21 oder E- Mail: info@zahnaerzteblatt.de. Dr. med. Dr. med. dent. Fabian Duttenhoefer Dr. Dr. Fabian Duttenhoefer Wissenschaftlicher Mitarbeiter/Arzt Department für Zahn-, Mundund Kieferheilkunde, Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Universitätsklinikum Freiburg www.zahnaerzteblatt.de ZBW 11/2016