In vivo analysis of the inflammatory tissue reactions to a synthetic non-resorbable PTFE membrane by means of histopathological and histomorphometrical methods

Abstract

The present publication aimed to compare the in vivo tissue reaction between a non-resorbable PTFE-membrane and a resorbable collagen membrane. The materials were implanted subcutaneously in BALB/c-mice and were explanted after 10 and 30 days after the operation. After material workup, all test samples were histochemically and immunohistochemically stained before histopathological, histomorphometric and statistical analysis. Up to day 30, both materials induced an inflammatory tissue reaction. After 10 days, predominant inflammatory tissue reaction was visible in both groups with significant higher M1-macrophages compared to M2-macrophages. After 30 days, significant lower M1- macrophages could be detected in both groups, while the number M2-macrophages remained on an equivalent level. Thereby, the number of M2-macrophages were similar in both groups and the quantitative reduction of M1-macrophages were significantly higher in the PTFEmembrane group. Summarizing, the PTFE-membrane showed a higher proinflammatory tissue reaction after 10 days, which was reduced on a similar level after 30 days to its collagen pendant. Since the overall biocompatibility for resorbable collagen membranes could be shown in several previous studies and M1-/M2-macrophagic reaction were similar in both groups, the application of PTFE-membranes can be assumed to biocompatible. However, the presence of macrophages within the implantation area neglects that PTFE-membranes are inert biomaterials.

Die vorliegende Arbeit hatte das Ziel, die Gewebereaktion gegenüber einer nichtresorbierbaren PTFE-Membran im Vergleich zu einer resorbierbaren Kollagenmembran in vivo zu untersuchen. Die Materialien wurden mit Hilfe des subkutanen Implantationsmodels in das Bindegewebe von BALB/c-Mäusen eingebracht am 10. und 30. postoperativen Tag explantiert. Die gewonnenen Proben wurden histochemisch und immunhistochemisch gefärbt. Es folgte eine histopathologische Untersuchung und histomorphometrische Messung mit einer abschließenden statistischen Auswertung. Es konnte gezeigt werden, dass beide Biomaterialien bis zum Tag 30 eine inflammatorische Gewebereaktion hervorriefen. Am 10. postoperativen Tag war die proinflammatorischeGewebeantwort in beiden Gruppen vorherrschend, was sich in signifikant höheren Anzahlen von M1-Makrophagen im Gegensatz zu M2-Makrophagen äußerte. Eine signifikante Reduktion der proinflammatorischen M1-Makrophagen am Tag 30 konnte in beiden Gruppen nachgewiesen werden, während die Anzahlen der M2-Makrophagen in beiden Gruppen auf einem vergleichbaren Niveau blieben. Die Anzahl der M2-Makrophagen war in beiden Gruppen gleich hoch und die Reduktion der M1-Makrophagen in der Gruppe der PTFEMembran war signifikant höher als in der Kollagenmembrangruppe. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die signifikant höhere proinflammatorische Gewebsantwort am Tag 10 auch in Falle der dPTFE Membran am Tag 30 post implantationem auf eine vergleichbare Anzahl der M1-Makrophagen reduziert wurde. Da im Falle der Kollagenmembran, deren Biokompatibilität erwiesen ist, eine ähnlich hohe Zellanzahl an M1- und M2-Makrophagen wie in der Gruppe der PTFE-Membran nachgewiesen werden konnte, kann davon ausgegangen werden, dass die PTFE-Membran biokompatibel ist. Das Vorhandensein von Makrophagen im Implantationsbett lässt aber die Einstufung der PTFE Membran als bioinertes Biomaterial nicht zu.