Die Therapie akuter Verbrennungen, insbesondere für Patienten mit Wunden des Grades II°b, ist bisher unbefriedigend gelöst. Die Dissertation evaluiert ein innovatives Therapiekonzept, basierend auf einer primären Hautzellisolation aus fötalem oder adultem Gewebe, einer autologen Sprühtransplantation sowie einer temporären Versorgung applizierter Zellen über aktive Wundauflagen aus perfundierten Hohlfaserkapillaren. Ziel ist es, über eine schonende Isolation den Ertrag basaler Keratinozyten-Vorläuferzellen zu erhöhen und diese gleichmäßig mit einem intraoperativen Sprühverfahren im defekten Wundgrund zu verteilen. Zur Überbrückung der initial suboptimalen Mikrozirkulation im Wundbett werden die Hohlfaserkapillaren mit therapeutischen Lösungen perfundiert. Optional können den Lösungen Wachstumsfaktoren, wie z. B. rhGDF-5, beigemengt werden. Die Hautzellisolation erfolgt über einen Dispase- Trypsin-Ansatz mit anschließender Abzentrifugation überschüssiger Enzyme und Zellwaschung. Die Sprühtransplantation wird über eine prozessorgesteuerte Pumpe und einen speziell entwickelten Sprühkopf realisiert. Die Wundauflage besteht aus einem Silikongerüst mit eingebetteten MicroPES® TF-10 Hohlfaserkapillaren, welche über ein Schlauchsystem perfundiert werden können. Die Zellisolation und Sprühapplikation wurden in einer ersten Publikation in vitro mit humanen fötalen und adulten Keratinozyten sowie dermalen Fibroblasten getestet. In zwei klinischen Machbarkeitsstudien wurden diese Verfahren an geeigneten Verbrennungspatienten in einem intraoperativen, ambulanten Setting erprobt. In zwei weiteren Arbeiten wurde das Konzept einer aktiven Wundauflage vorgestellt und in vitro sowie in vivo evaluiert. Für die In-vivo-Studie kam ein Schweine-Wundmodell mit diversen Perfusionslösungen (mit und ohne rhGDF-5) zum Einsatz. Die Datenerhebung fand über mikroskopische Dokumentation, die Aufnahme morphometrischer und biochemischer Parameter, Zellzählungen, Immunhistochemie, Histologie und klinische Fallbeschreibungen statt. Es konnte experimentell gezeigt werden, dass eine erfolgreiche Isolation und Sprühapplikation basaler epidermaler Progenitoren und dermaler Fibroblasten ohne Vitalitätseinbußen möglich ist. Eine klinische Sprühtransplantation lieferte an neun Verbrennungspatienten funktional und kosmetisch ansprechende Ergebnisse innerhalb des ersten Jahres nach der Behandlung. Im Schweine-Wundmodell konnte bereits durch Spülung der aktiven Wundauflage mit 1 %-iger Trehaloselösung eine geförderte Heilung beobachtet werden. Mit Zusatz des Faktors rhGDF-5 verstärkte sich der positive Trend in der Wundheilung. Perfusionsansätze mit weiteren Gruppen zeigten eine signifikant verschlechterte Wundheilung (p < 0,5). Das vorgestellte Gesamtkonzept kann für Verbrennungspatienten des Grades II°b zu einem beschleunigten Wundverschluss und einer ästhetisch verbesserten Therapie führen.
The treatment of acute burns, especially for patients with 2b degree wounds, is not resolved satisfactorily. The thesis evaluates an innovative therapeutic concept based on a primary skin cell isolation from fetal or adult tissue, an autologous spray-transplantation and a temporary wound supply via an active wound dressing based on hollow fiber capillaries. The aim is to increase the yield of regenerative basal keratinocyte precursor cells through a gentle isolation technique and to distribute them evenly in the damaged wound bed via intraoperative spray dispersion. To bridge the lack of microcirculation in the wound bed, the hollow fiber capillaries are perfused with therapeutic solutions that optionally contain regenerative growth factors such as rhGDF-5. The skin cell isolation is realised with a dispase-trypsin approach followed by centrifugation of excess enzymes and a wash step. The spray-transplantation is implemented via a processor-controlled pump and a specially developed spray nozzle. The active wound dressing consists of a silicone scaffold with embedded MicroPES® TF-10 hollow fiber capillaries and a supporting tubing system for perfusion. The testing of the cell isolation and spray application was carried out in a published in vitro study using human fetal and adult keratinocytes as well as dermal fibroblasts. In two published clinical feasibility studies both methods were tested on suitable burn patients in an intraoperative ambulant setting. In two other published studies the concept of an active wound dressing was introduced and evaluated in vitro as well as in vivo. For the in vivo study, a porcine wound model was applied while using different perfusion solutions (with and without rhGDF-5). Data collection was conducted by means of microscopic documentation, recording morphometric and biochemical parameters, cell counts, immunohistochemistry, histology and clinical case reports. It was shown experimentally that a successful isolation and spray-transplantation of basal epidermal progenitors and dermal fibroblasts is possible without a loss of viability. A clinical spray- transplantation of nine burn patients led to functionally and cosmetically improved results within the first year after treatment. Flushing of 1 % trehalose solution via the active wound dressing demonstrated promoted wound healing in the porcine model already. With the addition of the factor rhGDF-5 the positive trend in wound healing was more pronounced. The otherwise tested perfusion setups showed a significantly impaired wound healing (p < 0.5). The proposed concept may lead to accelerated wound closure and an aesthetically improved therapy for 2b degree burn patients.
