Kongenitale Bauchwanddefekte (z.B. Gastroschisis, Omphalozele) sind seltene, aber dramatische Fehlbildungen der vorderen Bauchwand. Die Therapie besteht in der Bauchdeckenrekonstruktion. Methode der Wahl ist der Primärverschluss, der allerdings nur bei kleinen Defekten möglich ist. Ist die Masse der hernierten Organe hingegen zu groß, wird eine Bauchdeckenersatzplastik notwendig. In den vergangenen Jahren wurde hierfür vor allem ein Mesh aus PTFE (Gore-Tex®) verwendet. Um die mit der operativen Therapie verbundenen Komplikationen möglichst gering zu halten, stellt sich allerdings die Frage, inwieweit ein neues biokompatibles Material verwendet werden kann. Um dies zu klären, wurde Lyoplant®, als Vorstufe vor der klinischen Anwendung, in einer tierexperimentellen Studie auf seine Eignung zur Therapie von Gastroschisis und Omphalozele untersucht. Als Versuchstiere dienten 10 Göttinger Miniaturschweine (n=10), bei denen ein 10,0 x 8,0cm großer Defekt der ventralen Bauchwand mit einem Lyoplant®-Kollagen-Mesh verschlossen wurde. Die Miniaturschweine wurden regelmäßig untersucht und die Entwicklung einer Hernie ausgeschlossen. Nach jeweils 3, 6, 9 und 12 Monaten wurde der Grad der Adhäsionen laparoskopisch bestimmt. Das Implantat wurde im Anschluss zur Messung der Implantatdicke und histologischen Analyse entnommen. Alle Versuchstiere zeigten eine physiologische Wachstums- und Gewichtskurve. Bei keinem der Miniaturschweine kam es im Verlauf zu einer Hernienbildung oder Wundinfektion. Mit Lyoplant® entstanden nur minimale Adhäsionen zum Intestinum, die leicht mit einer laparoskopischen Fasszange zu lösen waren. In der histologischen Auswertung zeigte sich eine gute Vaskularisation und Zellimmigration. Die Immunantwort von Lyoplant® scheint eher der einer Remodulierung als der einer Abstoßungsreaktion zu entsprechen. Lyoplant® ist gut verträglich und zeigt eine gute Integration in das Nachbargewebe. Diese Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung, dass Lyoplant® zur Therapie kongenitaler Bauchwanddefekte geeignet ist. / Congenital abdominal wall defects (e.g. Gastroschisis, Ompahlocele) are impressive and dramatic malformations. Common surgical therapy is to place the herniated viscera back into the abdomen and to close the fascia. Small defects can be closed directly by surgical treatment. In large defects, resorbable and nonresorbable artificial materials are necessary to close the fascia. ´ The aim of this study was to determine whether new biocompatible materials might be suitable for the treatment of abdominal wall defects. In order to prove this thesis an experimental animal-study using mini-pigs (n=10) was set up. A median laparotomy was performed and a full thickness defect was created by excising a 10,0 x 8,0 cm segment including fascia, muscles and peritoneum. These defects were then closed by implantation of a new biocompatible mesh (NBM, Lyoplant®). The mini pigs were examined regularly after the surgical procedure. Bodyweight was determined and the possible development of a hernia was monitored. After 3, 6, 9 and 12 months adhesions were evaluated laparoscopically, afterwards the abdomen was opened again and the abdominal wall was removed for histological examination. All animals showed physiologic growth and normal bodyweight curve. In none of the mini-pigs a hernia and woundinfection occured and only minimal adhesions to the intestine were measured. The histological analysis showed good vascularisation and migration of cells. The immune response that developes with Lyoplant® seems more like a process of remodelling than rejection. Our results indicate that biocompatible materials can also be used for the therapy of congenital abdominal wall defects.

Kongenitale Bauchwanddefekte sind dramatische Fehlbildungen der vorderen Bauchwand. Zu den Defekten gehören neben der Nabelhernie und dem Blasenextrophie-Komplex im engeren Sinne die Gastroschisis und die Omphalozele. Die Therapie stellt die behandelnden Kinderchirurgen und Neonatologen vor eine große Herausforderung. Methode der Wahl ist der primär operative Bauchdeckenverschluss. Falls aufgrund der Größe des abdominellen Defekts oder der viszeroabdominellen Diskrepanz ein primärer Verschluss nicht möglich ist, wird eine Schusterplastik angelegt oder ein Patch implantiert. Bei den Implantaten unterscheidet man nicht-resorbierbare Materialien wie Polypropylen und Polytetrafluorethylene (GoreTex®) von resorbierbaren Patchs wie zum Beispiel humane Dura, porkine Dünndarmsubmukosa, oder azellularisiertes Rinderperikard (Lyoplant®). Die Ansprüche an ein solches Implantat sind hoch und das perfekte Material wurde bis heute noch nicht gefunden. Ideale Eigenschaften sind eine gute Handhabung und Nähbarkeit, Resorbierbarkeit, Anti-Adhäsivität zum Intestinum, Stabilität und Elastizität sowie die Transplantatakzeptanz. Ziel dieser Arbeit war die Etablierung bipolarer Polymermembranen zur sicheren und effektiven Therapie kongenitaler Bauchwanddfekten im Rattenmodell. Bei den Polymermembranen handelt es sich um zweischichtige Implantate, welche aus einem Film und einem aufgesponnen Vlies bestehen. Der Film besteht aus dem Resomer LR708, dem linearen PEG-PLA und dem Polyurethan CW1681. Der mittels Electrospinning auf den Film aufgebrachte Vlies ist aus reinem PLA. Die Implantate sind zwischen 20 und 67 µm dick. Als Vergleich diente das bereits im Klein- und Großtiermodell von Meyer et al. etablierte Kollagen-Mesh Lyoplant®. Als Versuchstiere des Experiments dienten n=34 männliche Wistar Furth Ratten, denen intraoperativ ein 2 x 2 cm großer Bauchwanddefekt zugeführt wurde, der anschließend mit einem gleich großen Patch verschlossen wurde. N=25 Tiere erhielten eine bipolare Polymermebran, n=2 Tiere Lyoplant und n=7 Ratten dienten zur Kontrolle. Nach 21 Tagen fand ein erneuter Eingriff statt. Hierbei wurde das Implantat samt umliegendem Gewebe explantiert und histologisch ausgewertet. Neben der Gewichtszunahme wurden die Ratten auf die Bildung von Hernien und intraabdominellen Adhäsionen sowie auf histologische Veränderungen untersucht. Von n=34 Ratten verstarben n=9 aus unterschiedlichen Gründen. Alle explantierten Wistar Furth Ratten (n=25) zeigten im dreiwöchigen postoperativen Verlauf (Δt=3 Wochen) physiologische Gewichtskurven. Alle Ratten mit Polymer-Implantat entwickelten im dreiwöchigen Verlauf eine abdominelle Hernie sowie Adhäsionen. Eine Zellinfiltration und Gefäßeinsprossung im Sinne einer Neovaskularisation konnte nicht nachgewiesen werden. Die histologische Auswertung ergab eine bindegewebige Veränderung im angren-zenden Gewebe, die zusammen mit der immunhistochemisch gesicherten hohen Anzahl an CD68 positiven Zellen (Makrophagen) einer Immunreaktion über den TH1-Pathway entspricht. Bei fehlender Integration in das Gewebe, kommt dies einer Implantatabstoßung gleich. In den Tieren mit Lyoplant® konnten wir die Ergebnisse von Meyer et al. bestätigen. Zusammenfassend ist zu sagen, dass die bipolaren Polymermembranen viele Eigenschaften eines idealen biokompatiblen Materials erfüllen, jedoch aufgrund der fehlenden mechanischen Stabilität nicht zur Therapie von kongenitalen Bauchwanddefekten geeignet sind. Lyoplant® hingegen erwies sich in Bezug auf fehlende Hernienbildung und Adhäsionen, Gefäßeinsprossung und Trans-plantatakzeptanz im Vergleich zu den Polymeren als äußerst gut geeignetes Material. Um das operative Ergebnis weiter zu perfektionieren, könnte die Besiedelung des Kollagen-Meshs mit Stammzellen experimentell getestet werden. Inwieweit Lyoplant® dann für die Therapie der kongenitalen Bauchwanddefekte geeignet ist, müssen weitere klinische Studien zeigen. / Background: Congenital defects of the abdominal wall propose a challenging problem for pediatric surgeons. Today because of improved clinical know-how and the possibility of early operative intervention, the survival rates are about 90-100%. However, the long-range outcome is limited by an intense cicatrization and a loss of function in the replaced tissue. One of the key reasons is the lack of appropriate material for wound closure, which guarantees a high mechanical stability and is accepted by the children’s immune system. Furthermore, it should be absorbable to prevent other operations. Methods: In cooperation with the Department of FMZ we fabricated different kinds of PEG-PLA-copolymers and implantated these in an abdominal wall defect rat model, in comparison a biocompatible collagen-mesh was used. After 3 weeks, the abdomen was reopened and checked for adhesions. Afterwards the initial implant and the neighboring host tissue were resected for histological and immunohistochemical examination. Results: There were no technical difficulties in implanting all the different materials. Neither the rats with the collagen-mesh nor the control group’s animals developed a hernia. Adhesions were found in the animals with PEG-PLA copolymers. There were no adhesions in rats with collagen-mesh. The PLA-copolymers did not show any signs of cell infiltration or neovascularization, whereas the collagen-mesh did. The light microscopic analysis of the PEG-PLA copolymers didn’t show any cell infiltration in H&E or Goldner’s stain. However, the collagen-mesh presented cell infiltration and neovascularization. Conclusion: In summary, PEG-Polymers have many properties of an ideal biocompatible material but do not possess the most important property, namely, sufficient mechanical stability. Again, the collagen-mesh successfully proved its suitability. In comparison to the PEG-Polymers, it convinced in the endpoints adhesion, abdominal hernia, transplant acceptance with neovascularization and cell infiltration.