Trotz intensiver Forschung und Weiterentwicklung stellt die operative Versorgung von Beugesehnen auch weiterhin eine Herausforderung dar. Die bisher klare Empfehlung zur Sehnennaht könnte allerdings durch alternative Methoden, wie die Verwendung von Klebstoffen, abgelöst oder ergänzt werden. Auf Grund der bisherigen Datenlage ist aber das reine Verkleben der Sehnenenden nicht zielführend. Ein positiver Effekt bei zusätzlicher Verwendung eines chirurgischen Klebstoffes bei primärer Sehnennaht ist aber nicht ausgeschlossen und erscheint als vielversprechender Ansatz. BioGlue® verspricht auf Grund seiner Eigenschaften und bisherigen Anwendungsbereiche eine gute Verklebung des Sehnenmaterials sowie eine ausreichende Stabilität für die postoperative Belastung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der biomechanischen Auswertung und Gegenüberstellung von augmentierten und nicht-augmentierten bereits mit Sehnennähten versorgten Beugesehnenrupturen, um einen möglichen positiven Effekt bei zusätzlicher Verwendung von BioGlue® zu evaluieren. Als Nullhypothese wurde angenommen, dass die biomechanische Stabilität der zusätzlich mit BioGlue® versorgten Sehnen, gemessen an Zugfestigkeit, Auftreten der Spaltbildung und Grad der Sehnenausdehnung, signifikant höher ist als die Stabilität der genähten Sehnen ohne BioGlue®. Die ex vivo Testergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen allerdings, dass die Applikation von BioGlue® zusätzlich zu Kern- und Ringnaht keine Steigerung der Stabilität der Sehnennaht, gemessen an Maximalkraft und Kraft bei Spaltbildung, bewirkt. Darüber hinaus reicht die Versorgung der Sehnen mit BioGlue® und Kernnaht nicht aus, um eine vergleichbare Stabilität mit Sehnen zu erzielen, die mit Kern- und Ringnaht versorgt wurden. Somit scheint die zirkumferente Ringnaht die Zugfestigkeit der Sehnennaht zu bedingen und kann durch die bloße Applikation von BioGlue® nicht ersetzt werden. Weiterhin kann die beträchtliche Umfangszunahme den Durchtritt der Sehne durch die engen Ring- und Kreuzbänder behindern und durch Erhöhung der Reibung die Gleiteigenschaften der Sehne bedeutend vermindern. Die vorliegenden Testergebnisse deuten darauf hin, dass der Gebrauch von BioGlue® keinen Vorteil zur konventionellen Versorgung von Beugesehnen erzielt. Damit stellt die Benutzung von BioGlue® zunächst keine Möglichkeit für den Ersatz oder die Ergänzung von Beugesehnennähten dar. / Biomechanical analysis of the augmented and not-augmented flexor tendon suture

Gelenkknorpel besitzt aufgrund seiner avaskulären Natur und der fehlenden mitotischen Aktivität der Chondrozyten bei Schäden kaum Potential zur Selbstheilung. Traumatische Läsionen und degenerative Veränderungen münden im Krankheitsbild der Osteoarthrose, welches mit dem Untergang des Gelenkknorpels einhergeht. Ein neuerer Therapieansatz ist das Tissue Engineering von Gelenkknorpel, wobei jedoch die laterale Integration der Implantate mit dem nativen Knorpelgewebe problematisch bleibt. Ein Adhäsivum kann neben einer adäquaten Sofortadhäsion die Langzeitintegration fördern. In dieser Arbeit wurden verschiedene Polyethylenglykol (PEG)-basierte Zweikomponentenkleber, ausgehend vom kommerziell erhältlichen Gewebekleber CoSeal™, auf ihre Eignung für Gelenkknorpel untersucht. Dabei wurde Hyaluronsäure (HA) als physiologischer Bestandteil von Gelenkknorpel in thiolierter Form (HA-SH) als Komponente verwendet und auf seine prointegrativen Eigenschaften untersucht. Der den CoSeal™-Komponenten entsprechende 4-Succinimidyl-Glutarat/4-Thiol-PEG (4SG/4T-PEG)-Kleber hatte sich trotz seiner hohen Sofortadhäsionskraft auch nach der Substitution des 4T-PEG mit HA-SH als zu schnell in flüssiger Umgebung degradierend gezeigt, um eine suffiziente Langzeitintegration zu erreichen. Durch die Verwendung der langsamer degradierenden funktionellen 4-Succinimidyl-Carbonat-PEG (4C-PEG)-Komponente konnte die Langzeitadhäsionskraft in Kombination mit 4-Amin-PEG (4A-PEG) durch die stabilere Amid-Bindung zum einen und in Kombination mit HA-SH zum anderen signifikant gesteigert werden. Immunhistochemisch konnten bei beiden HA-haltigen Klebern Zeichen von Knorpelintegration nachgewiesen werden, während der 4C/4A-PEG-Kleber keine Integrationszeichen aufwies. Im 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium Bromid (MTT)-Assay war bei keinem Adhäsivum eine zytotoxische Wirkung zu erkennen. Insgesamt bieten die untersuchten PEG-basierten Adhäsiva im Vergleich zu den weitverbreiteten Fibrinklebern eine deutlich höhere Sofortadhäsion, welche vergleichbar mit glutaraldehydbasierten Klebern ist. Allerdings können die initialen adhäsiven Kräfte, trotz histologisch nachweisbaren Integrationszeichen bei Inkorporation von HA, nicht langfristig aufrechterhalten werden, so dass Fibrinkleber weiterhin die Spitzengruppe in Sachen Langzeitadhäsion bilden. Da PEG eine ausgezeichnete Biokompatibilität, einfache Anwendbarkeit und zahlreiche weitere chemische Anpassungsmöglichkeiten zur Feinabstimmung der Degradationseigenschaften bietet, ist in Zukunft ein erfolgreicher Einsatz auch im Bereich von Gelenkknorpel denkbar. Für die experimentelle Untersuchung von Adhäsiva und Gelenkknorpel werden biomechanische Versuchsmodelle benötigt. Der Tensile-Test des Sandwich-Modells konnte im Rahmen dieser Arbeit erfolgreich etabliert und ein Protokoll festgelegt werden. In einem vergleichenden Versuch mit dem Push-Out-Test des Disc-Ring-Modells, welches als Referenzmodell dient, konnte in Bezug auf die Reproduzierbarkeit und Qualität der Messergebnisse die Gleichwertigkeit gezeigt werden. Insgesamt bietet er eine gute Alternative zum Push-Out-Test, um weiterführende Fragestellung, wie z.B. extrinsische Kraftwirkungen auf das Konstrukt, zu untersuchen. / Articular cartilage has little potential for self-healing due to its avascular nature and the lack of mitotic activity of chondrocytes in case of damage. Traumatic injuries and degenerative changes lead to the development of osteoarthritis, which is characterized by the destruction of articular cartilage. A more recent therapeutic approach is tissue engineering of articular cartilage, but the lateral integration of implants with native cartilage tissue remains problematic. An adhesive can promote long-term integration in addition to adequate immediate adhesion. In this thesis, various polyethylene glycol (PEG)-based two-component adhesives, derived from the commercially available tissue adhesive CoSeal™, were investigated for their suitability for articular cartilage. Hyaluronic acid (HA), a physiological component of articular cartilage, was used as a component in its thiolated form (HA-SH) and examined for its pro-integrative properties. Despite its high immediate adhesive strength, the 4-succinimidyl-glutarate/4-thiol-PEG (4SG/4T-PEG) adhesive, whose components correspond to the CoSeal™ components, showed rapid degradation in a liquid environment even after substituting the 4T-PEG-component with HA-SH, which hindered sufficient long-term integration. By using the slower degrading functional 4-succinimidyl-carbonate-PEG (4C-PEG) component, the long-term adhesive strength was significantly increased in combination with 4-amine-PEG (4A-PEG) due to the resulting more stable amide bond an in combination with HA-SH. Immunohistochemical analysis showed signs of cartilage integration for both HA-containing adhesives, while the 4C/4A-PEG-adhesive showed no signs of integration. In the 3-(4,5-dimethylthiazole-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, none of the adhesives exhibited cytotoxic effects. Overall, the investigated PEG-based adhesives offer a significantly higher immediate adhesive strength compared to the widely used fibrin glues, which is comparable to glutaraldehyde-based adhesives. However, despite histologically detectable signs of integration when HA was incorporated, the initial adhesive forces cannot be maintained in the long term, so fibrin glue continues to be at the forefront in terms of long-term adhesion. Since PEG offers excellent biocompatibility, easy applicability, and numerous other chemical customization options for fine-tuning degradation properties, successful use in the field of articular cartilage is conceivable in the future. For the experimental investigation of adhesives and articular cartilage, biomechanical test models are required. The tensile test of the sandwich model including a corresponding protocol was successfully established in this thesis. In a comparative experiment with the push-out test of the disc-ring model, which serves as a reference model, equivalence was demonstrated in terms of reproducibility and quality of test results. Overall, it provides a good alternative to the push-out test for investigating further questions, such as extrinsic force effects on the construct.

Osteoarthrose ist eine häufige Erkrankung des Menschen, die mit einer deutlichen Morbidität und körperlichen Einschränkungen assoziiert ist. Weil Knorpelgewebe avaskulär ist und die Chondrozyten sich in einem postmitotischen Zustand befinden, besitzt Knorpel nur sehr geringes Selbstheilungspotenzial. Es gibt momentan keine effektive Therapie der Arthrose. Obwohl regenerative Ansätze mit dem Tissue Engineering von Knorpelgewebe vielversprechende Therapiealternativen darstellen, stellt die mangelnde laterale Integration von Knorpelgewebe ein chronisches Problem dar, das die Implantation von Knorpelkonstrukten vor Schwierigkeiten stellt. Die optimale Integrationsmethode sollte das Gewebe stark verbinden, klinisch schnell und einfach angewendet werden können, ein hohes Maß an Biokompatibilität besitzen und außerdem die Gewebereparatur fördern. In dieser Arbeit wurden natives Fibrinogen und unmodifizierte Gelatine in gelöster Form mittels einer neuartigen und schnellen Photooxidationsmethode unter Verwendung von Rutheniumkomplexen und Licht aus dem sichtbaren Spektrum zu Klebern vernetzt. Dabei ließ sich feststellen, dass insbesondere der Kleber aus Ruthenium und Gelatine Potenzial besitzt, Einsatz als Bioadhäsivum im Bereich Tissue Engineering von Knorpelgewebe zu finden. Ausschlaggebend dafür ist die Herstellung einer suffizienten Sofortadhäsion zwischen gegenüberliegenden Knorpelflächen einerseits, sowie die Förderung der Langzeitintegration andererseits, die für eine Stimulierung der Gewebereparatur im echten Knorpeldefekt vielversprechend ist. Weitere Forschung ist jedoch nötig, um die Abgrenzung der mechanischen Integration gegenüber der Kontrollgruppe besser zu unterstreichen und das Material weiteren Untersuchungen wie einer Analyse des Quellverhaltens zu unterziehen. Schließlich sollte das regenerative Potenzial des Gewebeklebers in in vivo Tiermodellen weiter systematisch untersucht werden. Zudem lieferte diese Arbeit vielversprechende Ergebnisse für den potenziellen Einsatz von RuGel im Bereich hydrogelbasiertes Tissue Engineering. / Osteoarthritis is a common human disease associated with significant morbidity and physical limitations. Because cartilage tissue is avascular and chondrocytes are in a post-mitotic state, cartilage has very little self-healing potential. There is currently no effective therapy for osteoarthritis. Although regenerative approaches using tissue engineering of cartilage tissue are promising therapeutic alternatives, the lack of lateral integration of cartilage tissue is a chronic problem that poses difficulties for the implantation of cartilage constructs. The optimal integration method should strongly connect the tissue, be clinically fast and easy to apply, have a high degree of biocompatibility, and also promote tissue repair. In this work, native fibrinogen and unmodified gelatin in dissolved form were crosslinked into adhesives by a novel and rapid photooxidation method using ruthenium complexes and visible spectrum light. It was found that the adhesive made of ruthenium and gelatin in particular has the potential to be used as a bioadhesive in the field of tissue engineering of cartilage tissue. Crucial for this is the establishment of a sufficient immediate adhesion between opposing cartilage surfaces on the one hand, and the promotion of long-term integration on the other hand, which is promising for stimulating tissue repair in real cartilage defects. However, further research is needed to better emphasize the delineation of mechanical integration versus the control group and to subject the material to further investigations such as an analysis of swelling behavior. Finally, the regenerative potential of the tissue adhesive should be further systematically investigated in in vivo animal models. In addition, this work provided promising results for the potential use of RuGel in hydrogel-based tissue engineering.