Epithelisierungsmodell nicht-biologischer Gewebeersatzmaterialien in vitro

Zusammenfassung

Der Einsatz nicht-biologischer Implantate in der plastisch-rekonstruktiven HNO-Chirurgie wird durch deren Gewebeverträglichkeit und Epithelisierbarkeit bestimmt. Dabei ist nicht nur die Akzeptanz des Implantats durch Epithelzellen, sondern ebenfalls durch mesenchymale Zellen wichtig. Als In vitro-Epithelisierungsmodell wurden 4 verschiedene, nicht-biologische Materialien in der Zellkultur einerseits mit oralen Keratinozyten (Mukosakorrelat) und andererseits mit Fibroblasten aus Temporalisfaszie (Submukosakorrelat) besiedelt. Zusätzlich wurde in der Gewebekultur das Auswachsen von Epithelzellen aus oralen Schleimhautstücken (”outgrowth culture”) beurteilt. Die Präparate wurden histologisch und/oder rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Zellulosemischester, Polyvinylidendifluorid sowie Polyglactin wurden in Zell- und Gewebekulturen von beiden Zelltypen gut besiedelt. Dagegen zeigten expandierte Polytetrafluorethylen-Streifen (ePTFE) von 0,1 mm Dicke in der Zellkultur einen eingeschränkt adhärenten, einschichtigen Fibroblastenbewuchs. Keratinozyten hatten eine mangelhafte und Schleimhautstücke gar keine Adhäsion. Die vorliegende Untersuchung zeigt, daß sowohl die Zell- als auch die Gewebekultur sehr gut geeignet sind, in einem in vitro Modell nicht-biologische Gewebeersatzmaterialien zellulär zu besiedeln und qualitative Unterschiede bezüglich der Zelladhäsion und Bewachsung darzustellen. Unser In vitro-Modell, welches sowohl eine epitheliale als auch eine mesenchymale Komponente humaner Zellen berücksichtigt, stellt die erfolgreiche Entwicklung einer Screeninguntersuchung zur Epithelisierbarkeit nicht-biologischer Materialien in Aussicht.

Abstract

Successful use of non-biologic implants in reconstructive head and neck surgery is dependent on tissue compatibility and epithelization. This is true not only for epithelial cells, but also for mesenchymatic cells. Therefore we tested several substrates with human fibroblasts or keratinocytes from the oral mucosa in cell culture. In tissue culture keratinocyte outgrowth from small mucosal flaps onto the surface was observed. Preparations were evaluated by histology and scanning electron microscopy. Cellulose-ester, polyvinylidene-difluoride and polyglactin developed monolayers of fibroblasts and keratinocytes in cell cultures. In tissue culture mucosal flaps showed good adherence to the surface of these materials and a fine outgrowth of keratinocytes. Expanded polytetrafluor-ethylene (ePTFE) was partially covered by a layer of fibroblasts and keratinocytes in cell culture, but cell adherence was not sufficient. In tissue culture the mucosal flaps failed to attach on ePTFE. These results illustrate that the mesenchymatic and epithelial component of cell and tissue cultures show different qualities of cellular adherence and growth on the surface of non-biologic implants. We propose our method for the development of an in-vitro model for the epithelization of non-biologic implantation materials.