A retrospective analysis of efficacy and safety of matrix-assisted autologous cartilage implantation in the knee

Purpose: This study is aimed at analyzing the complication rate and early clinical and radiological outcome after matrix-assisted autologous chondrocyte implantation (mACI) in the knee. Patients and Methods: To evaluate the complication rate retrospectively, 138 patient reports were reviewed. All patients underwent mACI therapy with BioSeedC© (BioTissue Technologies GmbH, Freiburg, Germany) for focal, full-thickness (ICRS 3 or 4) cartilage defects in the knee. Complications with the need for intervention were analyzed at a mean 3±2 years after implantation. To assess the clinical outcome, a subgroup of 19 patients was scored pre- and 1.5 years post implantation using the Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score (KOOS) and Noyes Sports Activity Rating Score. For structural analysis of the graft, a magnetic resonance imaging (MRI) examination was additionally performed 1.5 years after chondrocyte implantation and analyzed with Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue (MOCART 2.0). Results: Revision surgery was performed in 11.7% of patients undergoing mACI therapy after mean 9 months with 1.4% failure rate due to joint infection. Only in 4.3% of the cases revision surgeries were directly associated with mACI therapy showing incomplete horizontal defect filling, graft surface irregularities, partial delamination, mild hypertrophy or problems with the fixation material. KOOS significantly improved in all subdomains 1.5 years after implantation, no change was seen in Noyes activity score. MRI revealed in over half of the patients aberrance regarding rapair tissue signal intensity and subchondral changes. No correlation between MOCART 2.0 items and postoperative KOOS, defect parameters or patients characteristics was found. Conclusion: The mACI is a safe therapy for focal cartilage defects in the knee. The transplantassociated revision rate of 4.3% is very low. The failure rate of mACI was 1.4% due to joint infection. 1.5 years after surgery, a significant and clinically relevant improvement of pain, symptoms, daily and sports activity as well as quality of life was observed. MRI still shows aberrance compared to surrounding native cartilage.Das Ziel der Studie ist die Analyse von Komplikationen und frühen klinischen und radiologischen Ergebnissen nach der Matrix-assoziierten autologen Chondrozytentransplantation (mACI) im Knie. Patienten und Methoden: Um die Komplikationen und die Komplikationsrate zu evaluieren, wurden retrospektiv Daten aus 138 Patientenakten erhoben. Alle Patienten wurden im Rahmen der mACI zur Therapie eines vollschichtigen, fokalen Knorpelschadens (ICRS 3 bis 4) im Knie mit dem Knorpeltransplantat BioSeedC© (BioTissue Technologies GmbH, Freiburg, Deutschland) versorgt. Dabei wurden alle interventionsbedürftigen Komplikationen im Durchschnitt 3±2 Jahre nach der Knorpelzelltransplantation erfasst. An einer Untergruppe von 19 Patienten wurde zudem die klinische Wirksamkeit der mACI anhand von prä- und 1.5 Jahre postoperativ erhobenem KOOS (Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score) und Noyes Sport- und Aktivitätsscore untersucht. Zusätzlich wurde 1.5 Jahre nach der Transplantation eine MRT-Untersuchung des Kniegelenks durchgeführt und die strukturelle Bewertung des Regeneratgewebes anhand des Bewertungstools MOCART 2.0 (Magnetic Resonance Observation of Cartilage Repair Tissue) vorgenommen. Ergebnisse: Eine Revisionsoperation wurde bei 11.7% der Patienten im Durchschnitt 9 Monate nach mACI durchgeführt. Die Versagensrate betrug 1.4% und war durch Gelenkinfektionen bedingt. Die Revisionsrate von mACI-assoziierten Komplikationen betrug 4.3% bei inkompletter Defektfüllung, Oberflächeninhomogenitäten, partieller Delamination oder Hypertrophie des Transplantats oder waren auf das Fixationsmaterial des Transplantats zurückzuführen. Der KOOS verbesserte sich signifikant und klinisch relevant in allen Unterkategorien 1.5 Jahre nach der Transplantation, der Noyes-Score verbesserte sich nicht. Bei über der Hälfte der Patienten wurden Auffälligkeiten im MRT, vor allem hinsichtlich Signalintensität des Regenerats und subchondraler Veränderungen gefunden. Es bestand keine Korrelation zwischen MOCART 2.0 Kategorien und postoperativem KOOS, Defekt- oder Patienteneigenschaften. Schlussfolgerung: Die mACI stellt eine sichere Therapiemöglichkeit für fokale, vollschichtige Knorpeldefekte im Knie dar. Die Transplantat-assoziierte Komplikationsrate von 4.3% ist gering. 1.4% der Behandlungen scheiterten aufgrund einer Gelenkinfektion. 1.5 Jahre nach der Transplantation profitieren die Patienten signifikant hinsichtlich einer Reduktion der Symptome, einer Erhöhung der Belastbarkeit des Gelenks und einer Steigerung der Lebensqualität. MRTBilder zeigen auch 1.5 Jahre nach der Transplantation noch Abweichungen im Vergleich zum nativen Knorpel

A biomaterial with a channel-like pore architecture induces endochondral healing of bone defects

Biomaterials developed to treat bone defects have classically focused on bone healing via direct, intramembranous ossification. In contrast, most bones in our body develop from a cartilage template via a second pathway called endochondral ossification. The unsolved clinical challenge to regenerate large bone defects has brought endochondral ossification into discussion as an alternative approach for bone healing. However, a biomaterial strategy for the regeneration of large bone defects via endochondral ossification is missing. Here we report on a biomaterial with a channel-like pore architecture to control cell recruitment and tissue patterning in the early phase of healing. In consequence of extracellular matrix alignment, CD146+ progenitor cell accumulation and restrained vascularization, a highly organized endochondral ossification process is induced in rats. Our findings demonstrate that a pure biomaterial approach has the potential to recapitulate a developmental bone growth process for bone healing. This might motivate future strategies for biomaterial-based tissue regeneration