Eindringtiefe und Verteilung von Nanopartikel nach Injektion in die porcine Urethra mittels einer neuen Wasserstrahltechnologie

Abstract

In dieser Dissertation wurde die Injektion von Nanopartikeln mit Wasserstrahl in die Urethra von Schlachtschweinen untersucht. Die Injektion wurde hierbei mit zwei verschiedenen Druckprofilen durchgeführt. Es wurden Kryoschnitte hergestellt, gefärbt und histologisch ausgewertet, um die Eindringtiefe der Nanopartikel in die Mukosa und in den Muskel, die Verteilung und die Größe der Partikelcluster und die muskulären Veränderungen nach Wasserstrahlanwendung genauer zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Druckprofil A nicht sicher gewährleistet werden kann, dass Partikel überhaupt den Muskel erreichen. Wenn injizierte Nanopartikel die Muskelschicht erreicht haben, genügt die erreichte Eindringtiefe in den meisten Fällen nicht, um Partikel in die quergestreifte Muskulatur des externen Sphinkters zu applizieren. Bei Anwendung des Druckprofils B hingegen werden zwar stets Partikel in die Muskelschicht injiziert, jedoch kommt es zu einem deutlich höheren Anteil an Durchschüssen und dadurch zu Partikeldepots im Bindegewebe außerhalb der Urethra. Außerdem spielt die individuelle Muskeldicke eine entscheidende Rolle. Insofern sollten vor allem bei künftigen in vivo Studien dreidimensionale Karten als Optimierung der Bildgebung und der individuellen Druckanpassung als Hilfsmittel herangezogen werden. Weiterhin zeigte sich nach der Injektion eine gewisse Traumatisierung der Muskulatur. Dabei konnten vorrangig eine Auffächerung der Muskelstränge in Richtung Lumen mit einer gleichzeitigen basalen Kompression festgestellt werden. Auch war eine Verbreiterung der Muskulatur, bedingt durch eine sehr starke Auffächerung, des Öfteren erkennbar. Zudem konnte in einigen Fällen eine Kombination aus muskulärer Auffächerung, Verbreiterung und Kompression dokumentiert werden. Diese Phänomene sollten ebenfalls in künftigen Studien in Bezug auf die Regenerationsfähigkeit der Muskulatur, vor allem bei der Injektion von Zellen und Wachstumsfaktoren, genauer untersucht werden. Die Partikelcluster im Kadavergewebe weisen eine sehr unterschiedliche Morphologie auf, die in ihrer Ausdehnung keinem bestimmten Muster folgt. Lediglich ein kompaktes, dichtes Partikelagglomerat konnte entweder in der Mitte der Injektionsblase oder, im Falle der Injektion in die Muskulatur, innerhalb des Muskels dokumentiert werden. Dieses weist unter dem Fluoreszenzfilter im Durchlicht eine starke grüne Färbung auf, was auf eine hohe Partikeldichte schließen lässt. In der Folge kann man die Verteilung der Partikel und die Morphologie des Partikelclusters im Hinblick auf klinische Studien vernachlässigen, da stets hohe Partikeldichten in den injizierten Bereichen beobachtet wurden und der Applikationsort mehr vom voreingestellten Druckprofil abhängig ist. Bei Injektionsversuchen mit beigemischter Histofarbe war erkennbar, dass sich der blaue Farbstoff analog zum Partikelcluster verteilte. Prinzipiell ist eine Injektion von Nanopartikeln per Wasserstrahl ein interessanter Ansatz, der durchaus in Zukunft von klinischer Bedeutung sein kann und in Hinblick auf eine Therapieoption einer Stressinkontinenz eine wesentliche Rolle spielen könnte. Vor allem die Kombinationsinjektion von Stromazellen und Nanomedikamenten beziehungsweise von Wachstumsfaktoren ist ein interessanter Ansatzpunkt. Speziell die Fortschritte mit nochmals verbesserten Druckprofilen in den laufenden in vivo Studien mit Zellinjektionen scheinen vielversprechend zu sein und lassen auf künftige Erfolge hoffen.