[18F]Fluorid- und [18F]FDG-PET/CT zur Beurteilung der Biomaterial-unterstützten Geweberegeneration bei einem kritischen Knochendefektmodell der Ratte

Ziel/Aim:

Kritische Knochendefekte nach Trauma oder Tumorresektion sind eine klinische Herausforderung. Aktuelle Ansätze zur gezielten Unterstützung der Knochenregeneration schlagen den Einsatz von Biomaterialien vor, die mit einer artifiziellen extrazellulären Matrix (aEZM) aus Kollagen und Glykosaminoglykan-Derivaten beschichtet sind. Ziel dieses Pilotversuches war es, den Einfluss derartiger aEZM im Tiermodell zu charakterisieren.
Methodik/Methods:
In einen kritischen Knochendefekt im Femur adulter Ratten wurden Polycaprolacton-co-Laktid-Scaffolds implantiert, die mit Kollagen (Coll), Coll+Chondroitinsulfat (Coll/CS) oder Coll+hochsulfatierter Hyaluronsäure (Coll/s3HA) beschichtet waren. Als Negativkontrolle diente der Leerdefekt. Die Knochenneubildung und Wundheilung wurde nach 4 und 8 Wochen mittels Na[18F]F- und [18F]FDG-PET/CT beurteilt. Mittels CT wurde ein dem Defektbereich entsprechendes volume of interest definiert und der entsprechende SUVmean ermittelt. Darüber hinaus wurden die Femura ex vivo mittels µCT und histologischer Methoden charakterisiert.
Ergebnisse/Results:
Im Vergleich zum Leerdefekt führten die Scaffolds nach 4 Wochen zu einer erhöhten Na[18F]F-Anreicherung, was auf eine verstärkte initiale Knochenmineralisation schließen lässt. Unterschiede zwischen den verschiedenen aEZM wurden nicht beobachtet. Die im Vergleich zum Leerdefekt erhöhte [18F]FDG-Anreicherung nach 4 und 8 Wochen bei den Scaffolds weist auf eine vermehrte Zellaktivierung bzw. -proliferation in der Scaffold-Umgebung hin. Die Beschichtung mit Coll/CS resultierte nach 4 Wochen im größten SUVmean.
Schlussfolgerungen/Conclusions:
Die Kombination von Na[18F]F- und [18F]FDG-PET/CT gestattet die Charakterisierung der Biomaterial-unterstützten Geweberegeneration bei einem kritischen Knochendefektmodell der Ratte. Die Beschichtung mit einer aEZM aus Kollagen und Glykosaminoglykanen fördert die Knochenregeneration.