Verletzungen des vorderen Kreuzbandes (ACL) kommen häufig vor, insbesondere bei Sportlern. Weltweit werden jährlich über 400.000 Operationen zur Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes (ACLR) durchgeführt. Obwohl die Erfolgsrate der ACLR bei über 90 % liegt, haben immer noch viele Patienten mit Problemen wie Revisionsoperationen und langfristiger Osteoarthritis zu kämpfen. Dies hat die Forschung nach besseren Transplantatmaterialien vorangetrieben, und künstliche Bänder haben sich als mögliche Lösung herausgestellt. Ein kürzlich in Engineering veröffentlichter Übersichtsartikel befasst sich mit dem aktuellen Stand und den Zukunftsaussichten künstlicher Bänder für das ACLR.
Künstliche Bänder werden seit den 1950er Jahren verwendet. Sie bieten Vorteile wie die Beseitigung der Morbidität an der Entnahmestelle und des Risikos der Krankheitsübertragung, die mit Auto- und Allografts verbunden sind. Sie haben jedoch auch Nachteile. Bei einigen künstlichen Bändern traten häufig Komplikationen auf, beispielsweise chronische Ergüsse, Synovitis und Transplantatversagen. Beim Gore-Tex-Band aus PTFE beispielsweise sank der Lysholm-Score mit der Zeit, und es kam relativ häufig zu Transplantatversagen, Ergüssen und Infektionen.
Der Heilungsprozess eines rekonstruierten vorderen Kreuzbandes umfasst zwei entscheidende Phasen: die Transplantat-Knochen-Integration in den Knochentunneln und die intraartikuläre Ligamentierung. Autotransplantate gelten aufgrund ihrer bioaktiven Eigenschaften, die Zelladhäsion, -proliferation und -osteogenese fördern, als Goldstandard. Künstlichen Bändern fehlen diese bioaktiven Eigenschaften hingegen häufig, weshalb sich Forscher auf die Verbesserung ihrer Bioaktivität konzentrieren.
In den letzten Jahren gab es zahlreiche Versuche, künstliche Bänder und Fixierungsvorrichtungen zu modifizieren. Ein Ansatz besteht darin, Bändergerüsten bioaktive Komponenten hinzuzufügen. Beispielsweise kann die Zugabe von ECM-Komponenten wie Hyaluronsäure und Kollagen die Zelladhäsion und -proliferation verbessern. Eine weitere vielversprechende Modifikation ist die Verwendung magnesiumbasierter Materialien in Fixierungsvorrichtungen. Magnesium fördert nachweislich die Osteogenese, indem es die Freisetzung des Calcitonin-Gen-verwandten Polypeptids (CGRP) erhöht, welches wiederum osteogene Gene hochreguliert.
Die Studie weist zudem darauf hin, dass sich die zukünftige Forschung zu künstlichen Bändern auf mehrere Schlüsselbereiche konzentrieren sollte. Fortschrittliche Herstellungsverfahren wie Elektrospinnen und 3D-Druck könnten die physikalischen und biologischen Eigenschaften künstlicher Bänder verbessern. Die direkte Modifizierung von Materialien, beispielsweise durch die Verwendung von Naturseide mit ihren guten mechanischen Eigenschaften und ihrer Zellaffinität, birgt großes Potenzial. Darüber hinaus ist das Verständnis der biologischen Eigenschaften von Komponenten und ihrer wichtigsten vorgelagerten biologischen Effekte für die Optimierung künstlicher Bänder unerlässlich.
Obwohl die Balance zwischen den mechanischen und biologischen Eigenschaften künstlicher Bänder weiterhin Herausforderungen darstellt, geben diese jüngsten Fortschritte Anlass zur Hoffnung auf bessere klinische Ergebnisse bei ACLR. Mit fortschreitender Forschung könnten künstliche Bänder eines Tages eine effektivere und zuverlässigere Alternative zu herkömmlichen Transplantaten darstellen.
Die Veröffentlichung „Aktuelle Fortschritte bei künstlichen Bändern für die Rekonstruktion des vorderen Kreuzbandes: Von der Biokompatibilität zur Bioaktivität“ wurde von Haozhi Zhang, Xin Chen, Michael Tim-Yun Ong, Lei Lei, Lizhen Zheng, Bingyang Dai, Wenxue Tong, Bruma Sai-Chuen Fu, Jiankun Xu, Patrick Shu-Hang Yung und Ling Qin verfasst. Vollständiger Text der Open-Access-Veröffentlichung: https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.10.018 .
