Tendon is a dense viscoelastic, fibrous connective tissue that connects muscles to bones and transfers tensile loads enabling joint motion and passive joint stabilization. Due to the exposition to large mechanical loads, tendons are often affected by injuries and are responsible for about 30 % of musculoskeletal complaints. Tendons consist mainly of tightly packed, parallel-orientated collagen fibers, are hypovascular and hypocellular with a low metabolic activity and a limited natural healing capacity in consequence. In the clinics, surgery, pharmacological treatment and rehabilitation are still the gold standard so far;​ but re-rupture, joint stiffness and adhesion formation are common clinical problems often leading to secondary surgeries and to persistent functional disability in patient daily lives. Therefore, intensive research is being carried out to better understand the healing process and develop new treatment options.

In the presented thesis, a rabbit full laceration Achilles tendon (AT) model was used to study the antiadhesive effect of a novel implant produced by electrospinning. We aimed to improve the reported antiadhesive effect of a biodegradable DegraPol® (DP) implant by adding an additional layer of hyaluronic acid/polyethylene oxide (HA/PEO). Hyaluronic acid (HA) is found in almost every tissue in vertebrates and is an important lubricant in the synovial fluid. Moreover, treatment of tendons with HA has shown promising results as scar formation, adhesion and gliding resistance could be reduced after surgery. As implant degradation will release HA in vivo, effect of HA on rabbit tenocytes was first investigated in vitro, before HA-containing implants were applied in the rabbit model. In vitro results have shown that such implants will not provoke a fibrotic reaction, but rather prevent adhesion formation as HA decreased matrix marker genes, downregulated the fibrosis marker α-SMA and slightly increased the matrix remodeling gene MMP-2.

As a HA/PEO layer was the first time combined with a pure DP layer in electrospun implants, material properties were analyzed with Scanning Electron Microscopy, Fourier-transform Infrared Spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry, Water Contact Angle measurements, and by testing the mechanical properties. Additionally, the adherence and proliferation capacity of four clinically relevant bacterial strains on the new material have been tested because bacterial infection of implants is a severe clinical problem.

Finally, the new HA/PEO-containing DP implant was used in the rabbit AT model and following histological analysis has demonstrated that adhesion extent was reduced significantly by approximately 50 % compared to a pure DP implant, reaching a level comparable to healthy tendons. Therefore, these novel bi-layered implants show great potential for a clinical application in the future.

Sehnen bestehen aus dichtem, fibrösen Bindegewebe, welches Muskeln mit Knochen verbindet, Zugbelastung überträgt und somit Gelenkbewegungen ermöglicht und die Gelenke passiv stabilisiert. Aufgrund der hohen mechanischen Belastung sind Sehnen oft von Verletzungen betroffen und Ursache für etwa 30 % der Beschwerden des Bewegungsapparats. Sehnen bestehen hauptsächlich aus dicht gepackten, parallel orientierten Kollagenfasern. Sie verfügen nur über wenig Blutgefässe und wenig Zellen, welche zudem einen tiefen Zellmetabolismus aufweisen, was insgesamt zu einer schlechten Heilungskapazität führt. In der Klinik gehören Operation, medikamentöse Behandlung sowie Physiotherapie immer noch zum Goldstandard in der Behandlung von Sehnenverletzungen, jedoch sind ein erneutes Reissen der behandelten Sehne, Gelenksteifigkeit und Adhäsionsbildung häufige Komplikationen, welche oft zu Zweitoperationen und anhaltenden Beschwerden der Patientinnen und Patienten im Alltag führen. Deshalb ist die Forschung daran interessiert, den Heilungsprozess besser zu verstehen und neue Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln.

In der folgenden Arbeit wurde der anti-adhäsive Effekt von neu entwickelten und elektrogesponnenen Implantaten in einem Kaninchenmodell untersucht. Zu diesem Zweck wurde die Achillessehne des Kaninchens chirurgisch sektiert, genäht und mit dem tubulären Implantat überdeckt, bevor die Wunde geschlossen wurde. Ziel der Arbeit war es, den erwiesenen anti-adhäsiven Effekt eines biologisch abbaubaren DegraPol® (DP) Implantats durch Hinzufügen einer Hyaluronsäure/Polyethylenoxid (HS/PEO) Schicht zu verbessern. Hyaluronsäure (HS) kommt in praktisch allen Gewebetypen in Wirbeltieren vor und ist ein wichtiges Schmiermittel in der Gelenksflüssigkeit. Zudem wurde gezeigt, dass die Narbenbildung, die Adhäsion sowie der Gleitwiderstand in Sehnen postoperativ reduziert werden konnten, wenn die Sehnen mit HS behandelt wurden. Weil die HS aufgrund des biologischen Abbaus des Implantats freigesetzt wird, wurde der Effekt von HS auf Tenozyten zuerst in vitro untersucht, bevor das Implantat in vivo verwendet wurde. Die in vitro Resultate zeigten, dass solche Implantate keine fibrotische Reaktion auslösen sollten, sondern aufgrund der reduzierten Genexpression von Matrixmarkern, einer kurzzeitigen Verringerung des Fibrosemarkers α-SMA und einer leicht erhöhten Expression des Gens MMP-2, welches am Umbau der extrazellulären Matrix beteiligt ist, die Adhäsionsbildung eher verhindern sollten.

Weil eine HS/PEO-Schicht zum ersten Mal in Kombination mit einer DP-Schicht in elektrogesponnenen Implantaten hergestellt wurde, wurden die Materialeigenschaften mittels Elektronenmikroskopie, Fourier-transform Infrarot Spektroskopie, dynamischer Differenzkalorimetrie, Wasserkontakt-Winkelmessungen und durch Tests von mechanischen Eigenschaften analysiert. Ausserdem wurde die Adhärenz sowie die Proliferationskapazität von vier klinisch relevanten Bakterienstämmen auf dem neuen Material getestet, da bakterielle Infektionen von Implantaten ein ernsthaftes klinisches Problem darstellen.

Schlussendlich wurde das neue DP Implantat mit der zusätzlichen HS/PEO-Schicht im Kaninchenmodell angewendet. Anschliessende histologische Analysen zeigten, dass die Adhäsion im Vergleich zum reinen DP-Implantat signifikant um etwa 50 % reduziert werden konnte, und vergleichbar mit gesunden Sehnen war, weshalb die neu hergestellten, zweischichtigen Implantate grosses Potential für eine zukünftige, klinische Anwendung haben.