TP1 - SyMBoD

In vivo: Type 2 diabetes mellitus Rattenmodelle für Knochendefektregeneration bei Non-Union

T2DM ist mit einer Beeinträchtigung der Knochenheilung verbunden, die hauptsächlich auf eine verminderte Blutversorgung der Defektstelle zurückzuführen ist. Insbesondere für T2DM Patienten mit non-union besteht ein Bedarf nach fortsch, regenerativen Therapien, um das verminderte Heilungsvermögen auszugleichen. Die Möglichkeit der Steuerung der Knochenregeneration durch eine mechanisch-biologisch optimierte Gerüststruktur (Scaffold) wurde von unserer Gruppe bereits nachgewiesen. Es ist jedoch nicht bekannt, ob diese Prinzipien auch bei T2DM-Patienten zutreffen. Insbesondere liegt das daran, dass die zugrundeliegenden Mechanismen bei Individuen mit beeinträchtigter Knochenregeneration weitgehend unbekannt sind.
Das Hauptziel des TP (TP01) ist es, das Potenzial von additiv hergestellten Scaffolds mit biophysikalischen und biomechanischen optimierten Eigenschaften zur Förderung der Knochenheilung bei non-union innerhalb von T2DM-Populationen zu klären. Nach unserer Hypothese kann – auch für T2DM Patienten – über eine Optimierung der Scaffold-Architektur eine Struktur hergestellt werden, welche die geeigneten biomechanischen Eigenschaften zur Förderung der Knochenregeneration beibehält und die gleichzeitig das Einwachsen von Blutgefäßen fördert. Zunächst wird ein Scaffold-Design auf der Grundlage einer periodischen Architektur aufbereitet, wie es unsere vorherigen Arbeiten nahelegen, jedoch mit größeren, den Blutgefäßen zugewandten Poren, um das Einwachsen der Nährstoffarterie zu fördern. Die Scaffolds werden in einem Rattenmodell mit kritischem Oberschenkelsegmentdefekt (gesund vs. T2DM) mit/ohne Weichteiltrauma evaluiert, um den Knochendefekt im realen Szenario zu erfassen. Unter Einsatz einer Kombination fortschrittlicher Bildgebungstechnologie wird die Gewebewachstumskinetik innerhalb der Regenerationsnische evaluiert und zur Validierung der in TP4 entwickelten Modelle herangezogen. Basierend auf den Ergebnissen von TP3 und 4 werden schrittweise die Scaffold-Designs evaluiert und validiert, was zur Etablierung einer digitalen Plattformtechnologie beiträgt, die eine Personalisierung der Scaffold-gesteuerten regenerativen Knochentherapie möglich macht.