Veranstaltungsprogramm

Einleitung

Großflächige Hautdefekte nach einem Verbrennungstrauma sind nicht nur schwer zu behandeln, sondern können in manchen Fällen auch lebensbedrohlich sein. Ihre Prognose hängt von der prozentual betroffenen Hautoberfläche, der Tiefe der Verbrennung und dem Alter des Patienten ab. Eine Behandlung mit Autotransplantaten kann bei großflächigen Verbrennungen durch den Einsatz von Skin Tissue Engineering gesichert werden. Um die Haut während des Heilungsprozesses angemessen zu unterstützen, muss ein dermales Äquivalent geschaffen werden, das die natürlichen Eigenschaften der Haut nachahmt, eine ausreichende Nährstoffdiffusion in Kombination mit einem optimalen Einwachsen von Zellen in ein Konstrukt bietet und an die Tiefe und Größe der Wundoberfläche angepasst ist. Mesenchymale Stammzellen aus der stromal-vaskulären Fraktion (ADSC) des subkutanen Fettgewebes, wurden mit sehr guten Ergebnissen zur Hautreparatur eingesetzt. Es wurden verschiedene regenerative Effekte von ADSC in der Haut nachgewiesen. Durch den 3D Druck von Autotransplantaten kann eine passgenaue Wundauflage geschaffen werden. Vor diesem Hintergrund war es das Ziel der vorgestellten Studie ein maßgeschneidertes 3D-gedrucktes Konstrukt aus Keratinozyten und ADSC als neue therapeutische Strategie für die Regeneration und Reparatur von geschädigten Hautarealen nach großflächigen thermischen Verletzungen zu finden.

Materialien und Methoden

Als erster Schritt wurden immortalisierte HaCaT Keratinozyten in und auf verschiedenen Biomaterialien wie Hydrogelen mit unterschiedlichen Konzentrationen von Alginat, Fibrin, Gelatine und Hyaluronsäure sowie einer vorgefertigten Kollagen-Elastin-Matrix kultiviert. Zur Beurteilung eines möglichen positiven Effekts der ADSC auf die Keratinozyten wurde die Zellvitalität während einer separierten Ko-Kultivierung im Transwell-Modell mittels WST-8 Assay untersucht. In einem zweiten Schritt erfolgte mit hyaluronsäurebasierten und gelatinebasierten Hydrogelen, welche die beste Zellvitalität und Druckbarkeit zeigten, der 3D Druck eines biphasischen Konstrukts, welches HaCat Keratinozyten und ADSC in zwei verschiedenen Hydrogelen beinhaltete. Es wurden zunächst die Druckbarkeit, die rheologischen Geleigenschaften und das Abbaugeschehen der Konstrukte evaluiert. Die Vitalität und das Zellüberleben der Konstrukte wurde über einen Zeitraum von 14 Tagen hinweg mittels WST-8 Assay und einer lebend/tot-Färbung mit nachfolgender mikroskopischer Analyse untersucht. Zur Simulation der möglichen Migration der Zellen aus den Konstrukten heraus erfolgte auch ein WST-8 Assay sowie eine lebend/tot-Färbung der Wellböden über einen Zeitraum von 14 Tagen.

Ergebnisse

Die Keratinozyten in den fibrin-, gelatine-, hyaluronsäurebasierten Hydrogelen sowie auf der Kollagen-Elastin Matrix zeigten eine wesentlich höhere Zellvitalität kombiniert mit einer positiven Auswirkung der Ko-Kultivierung mit ADSC auf das Zellüberleben. Daher erfolgte die Entscheidungsfindung zur Integration von ADSC in einer separaten Fibrintinte in die Zwischenräume der Gitterformen der Hydrogele, welche die Keratinozyten beinhalten. Alle gedruckten Konstrukte hatten ein höheres Speichermodul als Verlustmodul, was das gelartige Verhalten beider Hydrogele bestätigte. Über den Versuchszeitraum hinweg zeigte sich ein stetes Abbauverhalten der Hydrogele. Sowohl die Keratinozyten als auch die ADSC und die Kombinationsgruppe zeigten über den Versuchszeitraum von 14 Tagen hinweg einen signifikanten Anstieg der Zellvitalität. Die Zellen aller Versuchsgruppen in dem gelatinebasierten Hydrogel zeigten sowohl an Tag 7 als auch an Tag 14 eine höhere Zellvitalität als die Zellen in dem hyaluronsäurenbasierten Hydrogel. Sowohl die Keratinozyten als auch die ADSCs zeigten ein reges Migrationsverhalten aus den Gelen hinaus, welches mit einem stetigen Anstieg der Zellvitalität im Bereich des Wellbodens verbunden war. Die Ko-Kultur von ADSC und Keratinozyten zeigte einen positiven Trend auf die Zellvitalität und auch auf die Anzahl lebender Zellen.

Zusammenfassung

Aus den Ergebnissen dieser Studie lassen sich potenzielle neue Behandlungsoptionen großflächiger Hautdefekte nach thermischen Verletzungen ableiten. Ziel der Biofabrikation von 3D-gedruckten Keratinozyten- und Stammzellbeladenen Autotransplantat-Konstrukten ist ein möglichst früher Wundverschluss und eine verbesserte Regeneration der Haut.

Fragestellung: Nach enzymatischem Debridement von tief dermalen Verbrennungen stehen zahlreiche Wundauflagen zur Verfügung, welche ein adäquates Wundmilieu und ideale Rahmenbedingungen für eine zügige Wundheilung schaffen sollen. In den deutschen Verbrennungszentren wurde hierfür bislang meist Suprathel^® verwendet. Seit 2019 wird alternativ das aus Fischhaut gewonnene Kerecis Omega3 Wound^® in der Verbrennungsmedizin eingesetzt. Ziel ist es somit erste Erfahrungen im Umgang mit Kerecis Omega3 Wound^® zu sammeln und einen Behandlungsalgorithmus zu etablieren.

Methoden: Nach enzymatischem Debridement tief dermaler Verbrennungen der Hand und des Fußes erfolgte die Auflage von Kerecis Omega3 Wound^® auf die Wundareale. Verbandswechsel und Wundkontrollen erfolgten an Tag 2, 4, 8, 12, 16, 24, und 48 nach Applikation. Hierbei wurden erste Erfahrungen im Umgang mit Kerecis Omega3 Wound^® gesammelt, verschiedene Sekundärverbände miteinander verglichen und der Grad der Feuchtigkeit des Sekundärverbands variiert um einen idealen Behandlungsalgorithmus festzulegen.

Ergebnis: Im Zeitraum vom 01.01.2022 bis zum 01.10.2023 konnten 18 Patienten im Alter von 18 bis 52 Jahren mit tief dermalen Verbrennungen mittels enzymatischen Debridements und Auflage von Kerecis Omega3 Wound^® behandelt werden. Die Wundheilungszeit variierte hierbei stark und betrug zwischen 8 und 25 Tagen. Das Management der Verbandswechsel, die Einschätzung des Fortschritts der Wundheilung, sowie die Anpassung der Feuchtigkeit des Umverbands stellten Schwierigkeiten dar, welche erst mit entsprechender Erfahrung des Anwenders optimiert werden konnten. Insbesondere die Einstellung des Grads der Feuchtigkeit hatte hierbei einen großen Einfluss auf den Verlauf der Wundheilung. Abhängig von diesen Parametern zeigten sich ganz unterschiedliche Heilungsverläufe der Fischhaut, vom frühen Auflösen in den sogenannten „active slaugh“ bis zum Austrocknen der Wundauflage zu einer Kruste und Verbleib über mehrere Wochen. Bei allen Patienten führte die Behandlung jedoch zur spontanen Wundheilung und zu einem zufriedenstellenden Ergebnis ohne weitere Operationsbedürftigkeit.

Schlussfolgerung: Kerecis Omega3 Wound^® lässt sich sicher anwenden und eignet sich zur Behandlung von tief dermalen Verbrennungswunden nach enzymatischem Debridement. Die Anwendung führt zu einer zeitgerechten Wundheilung, jedoch ist aufgrund der unterschiedlichen Verläufe des äußeren Erscheinungsbilds der Wunde während der Wundheilung ein hohes Maß an Erfahrung des Anwenders notwendig. Ein Vergleich zwischen Kerecis Omega3 Wound^® und Suprathel^® steht aktuell noch aus. Hierzu werden wir im Verlauf noch weitere Daten vorstellen.

Einleitung:

Die Behandlung von Schwerbrandverletzten stellt für die Plastische Chirurgie eine besondere Herausforderung dar. Um eine autologe Spalthauttransplantation durchführen zu können, steht bei komplexen Verbrennungswunden oftmals nicht genügend intakte Eigenhaut zur Verfügung. Diesem Mangel wurde durch die Entwicklung künstlicher Hautersatzmaterialien begegnet, deren funktionelle und optische Verbesserungen in diversen Publikationen nachgewiesen wurden. Mittlerweile wird eine Vielzahl an Hautersatzmaterialien vertrieben, sodass die richtige Auswahl für die behandelnden Ärzt*innen im klinischen Alltag erschwert ist. Gleichzeitig benötigen die dermalen Hautersatzmaterialien einen prolongierten Zeitraum bis zur vollständigen Integration nach erfolgter Vaskularisation und Neoangiogenese. Der daraus resultierende Klinikaufenthalt bedeutet für die Brandverletzten eine gesteigerte Morbidität und Mortalität und ist mit signifikanten Behandlungskosten verknüpft.

Material und Methoden:

Ziel dieser Studie war es, die Neoangiogenese und Vaskularisation der Hautersatzmaterialien MatriDerm® und Novosorb® Biodegradable Temporising Matrix (BTM) im Chorioallantois-Membran (CAM)-Assay zu untersuchen und zu beschleunigen. Dafür wurden rekombinante Wachstumsfaktoren mit proangiogener Wirkung (EPO, FGF, PDGF, VEGF) und/oder adipogene Stammzellen (ASC) einmalig auf die jeweilige Matrix appliziert und anschließend inkubiert. Die Versuchsergebnisse wurden durch makroskopische Analysen, histologische und immunhistochemische Färbungen sowie konfokale Lichtmikroskopie ausgewertet und miteinander verglichen.

Ergebnisse:

Grundsätzlich zeigte die Auswertung eine gesteigerte Vaskularisation der Matrices im befruchteten Hühnerei. Es ergeben sich Hinweise über die Vergleichbarkeit zwischen MatriDerm® und Novosorb® BTM, die durch Zugabe der proangiogenen Wachstumsfaktoren und/oder ASC herausgestellt werden konnten. Den Hautersatzmatrices ist gemein, dass ihr Gefäßwachstum in ovo durch bestimmte Wachstumsfaktorkombinationen in besonderem Maße gefördert wird.

Schlussfolgerung:

Durch die Applikation der rekombinanten Wachstumsfaktoren und/oder adipogenen Stammzellen zeigen sich vielversprechende Resultate, die eine beschleunigte Vaskularisation der Matrices versprechen und infolgedessen eine klinische Translation in Aussicht stellen. Eine Vergleichbarkeit zwischen den behandelten Matrices konnte erarbeitet werden. Es bedarf jedoch zusätzlicher Untersuchungen, um eine optimierte Anwendung am Krankenbett mit Hilfe der adäquaten Hautersatzmatrix zu ermöglichen.

Erklärung möglicher Interessenkonflikte

Die Autor*innen erklären, dass kein Interessenkonflikt besteht. Das Projekt wurde durch die Hochschulinterne Leistungsförderung (HiLF I) der Medizinischen Hochschule Hannover gefördert.

Objective: Until today, deep-partial thickness burns are a challenge to manage. Among the broad range of treatment options for wound conditioning and dermal replacement, biological scaffolds such as the recently introduced fish skin-based decellularized matrix has gained popularity. We herein retrospectively report the experience with Kerecis Omega3 in the treatment of severely burned patients at our Burn Center.

Methods: In this retrospective case series, 25 patients with full thickness and deep-partial thickness burns treated with d in the years 2020 until 2024 at the Burn Center of the University Hospital of Zurich were evaluated. We assessed the effect of decellularized fish skin matrix on wound healing and the need for further interventions. Furthermore, short-term as well as long-term complications such as infection and contracture were monitored.

Results: Seven of the patients were female, and 18 were male. The mean affected total body surface area was 35% with 15 full thickness burns and 18 deep partial thickness burn areas that were covered by decellularized fish skin matrix. The average abbreviated burn severity index score was 7.5. The primary surgical indication for decellularized fish skin matrix was wound coverage in the acute setting, whereas in five cases chronic wound healing disorders were the reason for application. Eleven patients were treated in the trunk area, and all others were treated on their extremities, mainly the upper extremities. In five patients, post-surgical infections were observed with subsequent removal of the decellularized fish skin matrix. Ten patients healed spontaneously whereas 12 patients required additional skin grafting.

Conclusion: Decellularized fish skin matrix is an option for wound conditioning in burn patients with deep-partial thickness and full thickness burns prior to skin grafting. Its value as a dermal substitute demands further investigation including histological workup.

Pseudomonas aeruginosa (PA) verursacht häufig Infektionen von Verbrennungswunden. Diese Infektionen können zu schwerwiegenden Komplikationen führen. In dieser Studie wird die antimikrobielle Wirksamkeit der Wundspüllösungen Prontosan® (PRT), Lavanox® (LAV), Zitronensäure (CA) und Mafenidacetat (MA) anhand mikrobiologischer Tests und eines Ex-vivo-Hautwundmodells gegen Pseudomonas aeruginosa verursachte Wundinfektionen bewertet. In Suspensionstests zeigten alle Lösungen eine signifikante Verringerung der Bakterienzahl (log10-Reduktion: CA 5,77; LAV 4,91; PRT 4,74; MA 1,23). Der Biofilmtest zeigte, dass PRT und LAV die Biofilmbildung nach einer 15-minütigen Behandlung um 25% reduzierten, während PRT nach einer 24-stündigen Behandlung am wirksamsten war (68%). Alle Behandlungen (24 Stunden) verringerten die Anzahl der in den Biofilmen gefundenen PA (1,36-1,65 log10 Reduktion), während nach einer 15-minütigen Behandlung CA und LAV am wirksamsten waren (log10 Reduktion 2,5). Im Hautwundmodell erzielten PRT und LAV nach einer 15-minütigen Behandlung die höchste Bakterienreduktion (log10-Reduktion 1,8-1,9), während MA nach einer 22-stündigen Behandlung effektiver war (log10-Reduktion 3,6). Die Ergebnisse belegen die antimikrobielle Wirksamkeit aller Lösungen gegen PA. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die möglichen klinischen Anwendungen einer Kombination oder eines abwechselnden Einsatzes dieser Lösungen zur Infektionsprophylaxe und Behandlung von durch PA verursachten Wundinfektionen zu erkunden.

Eine Wundinfektion mit Pseudomonas aeruginosa (PA) ist eine schwerwiegende Komplikation und für eine höhere Sterblichkeitsrate bei Verbrennungspatienten verantwortlich. Aufgrund der Resistenz von PA gegen viele Antibiotika und Antiseptika ist eine wirksame Behandlung schwierig. Als mögliche Alternative kann kaltes Atmosphärenplasma (CAP) für die Behandlung in Betracht gezogen werden, da von einigen Arten von CAP antibakterielle Wirkungen bekannt sind. Daher haben wir ein CAP-Gerät (PlasmaOne) präklinisch getestet und festgestellt, dass CAP in verschiedenen Testsystemen gegen PA wirksam war. CAP induzierte eine Akkumulation von Nitrit, Nitrat und Wasserstoffperoxid, verbunden mit einer Senkung des pH-Werts in Agar und Lösungen, was für die antibakterielle Wirkung verantwortlich sein könnte. In einem Ex-vivo-Kontaminationswundmodell mit menschlicher Haut wurde nach 5-minütiger CAP-Behandlung eine Verringerung der mikrobiellen Belastung um etwa 1 log10 sowie eine Hemmung der Biofilmbildung beobachtet. Allerdings war die Wirksamkeit von CAP im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten antibakteriellen Wundspüllösungen deutlich geringer. Dennoch ist ein klinischer Einsatz von CAP bei der Behandlung von Verbrennungswunden aufgrund der potenziellen Resistenz von PA gegenüber gängigen Wundspüllösungen und der möglichen wundheilungsfördernden Wirkung von CAP denkbar.

Hintergrund. Hyperspectral Imaging (HSI) ermöglicht sowohl die oberflächlichen als auch die tiefenaufgelöste Messung der Durchblutung/Gewebsschädigung mit Spektren zwischen 380-1100nm von Brandwunden und damit der wichtigsten Eigenschaft zur Einschätzung des Schädigungsgrades der Wunde („Verbrennungstiefe“). Damit kann das Problem der Wunddynamik in den ersten 4 Tagen nach Verbrennung, das sog. „Nachbrennen“, parametrisch objektiviert analysiert und evaluiert werden.

Methoden. Von 59 Patienten mit behandlungspflichtigen Brandwunden wurden 281 homogene Wundsegmente ausgewählt und klinisch klassifiziert am Tag 3 nach Verbrennung (Tag 0). Die so bestimmte Schädigungsklasse wurde retrospektiv den Segmenten an den vorhergehenden Tagen 0 bis 2 zugewiesen.

Die Auswertung der HSI-Messdaten ermöglicht zusammenfassend die Bestimmung der Durchblutungsqualität in den oberen und den tiefen Wundschichten und die entsprechende Darstellung in 2 2D-Parameteräumen für jeden Tag (0 bis 3) nach Verbrennung.

Resultate und Diskussion. Die Analyse der Klassen-Verteilungen in den Parameterräumen für 4 definierte Schädigungsklassen (2a, 2b1, 2b2, 3) über die ersten 4 Tage zeigt die Variabilität und charakteristische Dynamik des Wundprozesses in Abhängigkeit vom Schädigungsgrad und illustriert das Problem der frühzeitigen sicheren Einschätzung des Schädigungsgrades in diesem Zeitraum. Die Analysis erklärt die Bedeutung der Tiefendurchblutung für die Einschätzung, die mit den üblichen visuellen Mitteln nicht sichtbar ist. Kontaktfreie bildgebende Messmethoden wie Hyperspectral Imaging (3 D Volumen Analyse) oder Laser-Doppler-Imaging (max. 2 Wellelängen) erfassen eben auch diese Tiefenperfusion.

Die Qualität frühzeitiger Einschätzungen am Tag 0 oder 1 wurde evaluiert und zeigt deren Grenzen in erster Linie aufgrund der hohen Variabilität der Wundausprägungen und der Wunddynamik.

Nichtsdestotrotz ermöglicht eine standardisierte Analyse der Wunddynamik mit der HSI-Messmethode die quantitative und qualitative Evaluierung verschiedener Behandlungsmethoden, die in diesem frühen Zeitraum eventuell zu positiven Beeinflussungen der Wundentwicklung führen können.

Verbrennungschirurgie