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Forschung

Tissue Engineering (TE) von Knochengewebe

Einleitung

Entwicklung von bioabbaubaren Zellträgern

Prozessentwicklung

Oberflächenmodifikation

Stimulation der Gewebebildung

Kultivierungsmethoden

Wachstumsfaktoren

Charakterisierung mesenchymaler Stammzellen aus der Ratte

Stammzellen und Knochenmark

Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS)

MACS

Stimulation der Vaskularisierung

Entwicklung einer thermoreversibel gelierenden Hydrogelmatrix

Entwicklung einer vaskularisierenden Hydrogelmatrix / Drug delivery von Wachstumsfaktoren:

Zur Linderung des Problems der mangelnden Nährstoffversorgung nach der Implantation von in vitro hergestellten Gewebekonstrukten muss die vaskuläre Versorgung möglichst schnell geschaffen werden. Dazu müssen vorhandene Gefäße in das implantierte Gewebe einsprossen und so einen Anschluss an die Blutversorgung schaffen. Zur Erleichterung dieses Vorgangs wird eine in situ gelierende Matrix entwickelt, die den Aufbau von Gefäßen durch enthaltene Bestandteile der natürlichen extrazellulären Matrix unterstützen soll. Zusätzlich können in die flüssige Form der Matrix Mikropartikel eingemischt werden, die angiogenetische Wachstumsfaktoren enthalten. Die Eignung der Matrix sowie der Mikropartikel wird durch das Aorten-Ring-Modell in Zusammenarbeit mit der Dr. Roland Malli und Prof. Greyer, Institut für Medizinische Biochemie and Medizinische Molekular Biologie, MedUni Graz getestet (Nicosia and Ottinetti, 1990).

Controlled release von vascular endothelial growth factor (VEGF)

Controlled Release von VEGF

Ein Controlled Release System für Wachstumsfaktoren muss in der Lage sein, die empfindlichen Peptide in einer Weise zu verkapseln, die zur Stabilisierung der aktiven Konfiguration der Peptide führt sowie eine Freisetzung über einen angemessenen Zeitraum ermöglicht. Hydrogelmatrizes eignen sich aufgrund ihrer stabilisierenden Eigenschaften gut als Controlled Release Systeme. Jedoch kommt es meist zu einer sehr schnellen Freisetzung der Peptide, die in der Hydrogelmatrix diffundieren können. Durch Quervernetzung der Hydrogele kann die Porengröße der Matrix verringert werden, was zu einer verlangsamten Freisetzung führt. Jedoch haben die meisten chemischen Quervernetzungsmechanismen den Nachteil, dass sie auch die enthaltenen Peptide mit quervernetzen und in ihrer Wirksamkeit einschränken. Alginat ist ein natürlichen Polysaccharid, das aus Manuron- und Guluronsäureeinheiten aufgebaut ist. Durch Zugabe 2-wertiger Kationen lässt sich Alginat effektiv quervernetzen. Dieser Mechanismus führt zu einer schonenden und selektiven Quervernetzung des Alginats. Das Verhältnis aus Guluron- und Mannuronsäure sowie die Wahl der quervernetzenden Kationen ermöglicht eine Modulierung der Gelierung. Zweiwertige Kationen können als Lösung zur Quervernetzung eingesetzt werden, wobei Alginatlösung in die kationenhaltige Lösung eingetropft wird. Diese Methode wird externe Gelierung genannt und bedingt einen Gradienten in der Quervernetzung der Aginattröpfchen von außen nach innen. Bei der internen Gelierung wird dagegen ein säurelösliches Salz des zweiwertigen Kations in der Alginatlösung dispergiert. Die Alginatdispersion kann dann durch Emulgieren in einem Öl zu Tröpfchen verarbeitet werden. Durch Zugabe einer öllöslichen Säure werden die Kationen aus ihrem Salz freigesetzt. Es kommt so zu einer gleichmäßigeren Quervernetzung als durch externe Gelierung. Mit Hilfe der internen Gelierung entwickeln wir zur Zeit VEGF-haltige Mikropartikel als Controlled Release Systeme für den Wachstumsfaktor. Die Freisetzung des VEGF wird mit Hilfe eines ELISAs untersucht, die Aktivität des Wahcsumtsfaktors im Aorten-Ring-Modell.

Angiogenesemodell

Rat-Aortic Ring Modell (Nicosia and Ottinetti, 1990)

Aortenstück nach der Einbettung
in eine Gelmatrix		 Aortenstück nach 13 d unter
Einwirkung von Wachstumsfaktoren

Reference List

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