Wissenschaftler entwickeln sehnenbasierte Fäden, die die Verletzungsbehandlung revolutionieren könnten

Sehnenverletzungen zählen nach wie vor zu den anspruchsvollsten Problemen in der orthopädischen Chirurgie – hauptsächlich aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit geeigneter Reparaturmaterialien und schlechter Heilungsverläufe. Aktuelle Sehnentransplantate schöpfen ihr volles Potenzial oft nicht aus, weil es ihnen an ausreichender Porosität und adäquater Verarbeitung mangelt.

Forscher der Case Western Reserve University entwickelten einen innovativen Ansatz zur Herstellung sehnenbasierter Fäden mithilfe elektrochemischer Kompaktierung. Als Ausgangsmaterial dienten native Sehnen, die durch Kryomahlen verarbeitet wurden, um die Oberfläche zu maximieren und dabei die Proteinstruktur zu erhalten. Anschließend kam ein vereinfachtes Dezellularisierungsprotokoll zum Einsatz, das den DNA-Gehalt auf weniger als 15 ng/mg reduzierte.

Der entscheidende Durchbruch gelang durch den Einsatz milder saurer Bedingungen, unter denen die Kollagenmatrix teilweise aufgelöst wurde. So entstand eine Lösung, die elektrochemisch zu ausgerichteten Fasern kompaktiert werden konnte. Diese sehnenbasierten Fäden behielten wichtige Proteine bei – darunter kartilaginäres oligomeres Matrixprotein, Fibromodulin, Lumican, Biglykan und Tenascin C –, die allesamt für eine normale Sehnenfunktion unerlässlich sind.

Als Forscher mesenchymale Stammzellen 14 Tage lang auf diesen Fäden testeten, exprimierten die Zellen Gene, die mit gesundem Sehnengewebe assoziiert sind – ähnliche Reaktionen wie bei reinem Kollagen. Die Fäden enthielten zudem Proteoglykane, die in herkömmlichen Kollagenmaterialien fehlten, was auf bessere biomimetische Eigenschaften hindeutet.

Diese Technologie könnte die Sehnenreparatur grundlegend verändern, indem sie Chirurgen jederzeit verfügbares, sachgerecht verarbeitetes Sehnenmaterial bereitstellt, das die für die Heilung notwendigen biologischen Signale erhält und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften bietet, die für erfolgreiche Transplantate erforderlich sind.