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Gefäßprothesen

Nach wie vor stellen Gefäßerkrankungen und ihre Folgen die Todesursache Nummer 1 in Deutschland dar. Zu ca. 90-95% ist die Ursache der arteriellen Erkrankungen die Arteriosklerose mit Ausbildung von Engstellen (Stenosen) oder Verschlüssen. Wegen der Häufigkeit und der Relevanz für die Betroffenen sind hier besonders die koronare Herzkrankheit, die arterielle Verschlusskrankheit (AVK) der Becken- und Beinarterien, die Engstellen der Halsschlagadern (Arteria carotis communis),und die Engstellen der Nierenarterien und Eingeweidearterien (Mesenterialgefäße) zu erwähnen.

Falls sich eine verstopfte Arterie nicht durch eine Vene ersetzen lässt, die dem Patienten an anderer Stelle entnommen wird, so kommt eine Kunststoffprothese zum Einsatz. Das Problem dabei: Die künstliche Arterie wird vom Körper viel schlechter angenommen als die Vene, und es kann zu erneuten Verstopfungen kommen. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit der Entwicklung einer neuartigen Gefäßprothese. Das Konzept des „Vascular Composite Graft“ ermöglicht die Synthese eines autologen, vitalen Gefäßes unter der Verwendung einer textilen, hochporösen Stützstruktur. 

 

Abbildung 1: Prinzip des Vascular Composite Grafts

Entsprechend dem allgemeinen Prinzip des Tissue Engineerings werden bei einem Gussprozess des Vascular Composite Grafts die Myofibroblasten (Zellen), das Fibrinogen und die makroporöse Textilstruktur zusammengefügt.

Abbildung 2: (A) makroporöse Textilstruktur, (B) Textilstruktur in Nahaufnahme, (C) mit Fibringel und Zellen beschichtete Textilstruktur = Gefäßprothese, (D) Gußform, (E) Lumen der Gefäßprothese

Die Kultivierung der Gefäßprothese erfolgt in einem von uns entwickelten Bioreaktorsystem unter physiologischen Strömungs- und Druckbedingungen.

 

Abbildung 3: Bioreaktorsystem mit physiologischer Druckkurve

Das Konzept des Vascular Composite Grafts ermöglicht die Herstellung von strukturell stabilen, kleinlumigen, implantierbaren Gefäßprothesen  unter der Verwendung einer textilen Struktur.

Im Rahmen des EU-STREProjektes BioSys wird die Weiterentwicklung der textilen Stützstruktur von der bisher verwendeten nicht-resorbierbaren PVDF-Faser zu einer intelligenten, resorbierbaren Polylactidfaser vorangetrieben.

 

Abbildung 4: Ergebnisse der Versuchsstudie. (A) Tag der Implantation, (B) nach 6 Monaten, (C) nach der Explantation, längs eröffnet, (D) GoreTex™ Kontrolle auf der kollateralen Seite zeigt eine signifikante Stenose

Zum ersten Mal wurde der erfolgreiche Einsatz einer autologen, fibringelbasierten, kleinlumigen Gefäßprothese im arteriellen Kreislauf  gezeigt.

Koch S, Flanagan TC, Sachweh JS, Tanios F, Schnoering H, Deichmann T, Ellä V, Kellomäki M, Gronloh N, Gries T, Tolba R, Schmitz-Rode T and Jockenhoevel S. Fibrin-polylactide-based tissue-engineered vascular graft in the arterial circulation. Biomaterials 2010 Mar 19 Epub 2010 Mar 20 PubMed