Untersuchungen zur Verbesserung des Designs eines alloplastischen epithelisierten Tracheaersatzes

Zusammenfassung

Das Problem der Herstellung eines funktionierenden alloplastischen Tracheaersatzes ist bisher nicht gelöst. Mikroporöse Biomaterialien aus ePTFE (expanded Polytetrafluorethylen) sind für die Wandstruktur einer Tracheaprothese geeignet. Ziel unserer Untersuchungen war, die ungenügende Kompressionsstabilität dieses Materials durch zusätzliche Verstärkungselemente zu verbessern und den Einfluß dieser Elemente auf Inkorporation und Epithelisierung zu untersuchen. Hierfür wurden ePTFE-Prothesen mit Spangen aus Glasionomerzement und porösem „High-density-Polyethylen” (pHDPE) verstärkt und in den Halswendermuskel von Minischweinen implantiert. In einem Pilotversuch wurde eine solche Prothese mit der Technik des Zellseedings epithelisiert und in einen Tracheadefekt interponiert. Die Ergebnisse werden durch licht-, rasterelektronenmikroskopische und endoskopische Befunde demonstriert. Bei beiden Prothesenformen konnte eine verbesserte Kompressionsstabilität erzielt werden. Inkorporation und Epithelisierung werden durch die Verstärkungselemente nicht beeinträchtigt. Die Interposition einer bereits im Muskel inkorporierten und epithelisierten Prothese in das physiologische Milieu führt zu einer Epitheldifferenzierung. Die Verbesserung der biomechanischen Eigenschaften und die reproduzierbare Epithelisierung der Prothese sind wichtige Teilschritte auf dem Weg zur Lösung des Gesamtproblems.

Summary

Replacement of the tracheal conduit remains an unresolved problem. The microporous material expanded polytetrafluorethylene (ePTFE) is suitable for tracheal reconstruction. The aim of our study was to improve the limited mechanical properties of this material by incorporating reinforcement elements and to examine the influence of these elements on host incorporation and epithelialization. In so dours ePTFE prostheses were reinforced with Ionomer cement and porous high density polyethylene (pHDPE) rings and implanted into the neck muscle of miniature pigs. One of these prostheses was epithelialized by a cell seeding technique and was thus placed into a tracheal defect. Results were examined grossly by endoscopy and than by light and scanning electron microscopy. The shapes of both types of prostheses showed a high stability. The reinforcement elements did not impair bioincorporation or the ability to epithelialize. In vivo interposition of an incorporated and epithelialized prosthesis to a host led to cell differentiation. The improved biomechanical properties of the prostheses waid and the reproducible formation of epitheliums are important advances in the solution of effectively correcting tracheal defects.