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Fibringel als Scaffold für das Tissue Engineering von Herzklappen = Fibrin gel as scaffold for tissue engineering of heart valves



Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christian Gabriel Cornelissen

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang186 S. : Ill., graph. Darst.


Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009


Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter


Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-12-01

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-32112
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51672/files/3211.pdf

Einrichtungen

  1. Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik (811001-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Tissue Engineering (Genormte SW) ; Herzklappe (Genormte SW) ; Herz (Genormte SW) ; Fibrin (Genormte SW) ; Bioreaktor (Genormte SW) ; Scaffold (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; Fibringel (frei) ; fibrin gel (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Ziel dieser Dissertation war es, das von Jockenhövel et al. erstmals beschriebene Gußverfahren für tissue-engineerte Herzklappen auf Fibringelbasis zu optimieren und ein auf die Anforderungen des Fibringelscaffolds abgestimmtes Bioreaktorsystem zu entwickeln, in dem die Klappen in vitro kultiviert und mit Endothelzellen beschichtet werden können. Das zugrundeliegende Gußverfahren wurde auf die Erfordernisse einer Routineanwendung durch Vereinfachung der Handhabung vorbereitet und ein Bioreaktorsystem zur In-vitro-Kultur entwickelt. Die Geometrie der Gußform sowie die Kulturbedingungen im Bioreaktorsystem waren im Rahmen dieser Arbeit Gegenstand intensiver Untersuchung und wurden optimiert. So war es möglich, die Gewebestruktur der tissue-engineerten Semilunarklappen derer nativer Klappen anzunähern und ein widerstandsfähiges Gewebe zu züchten. In einem weiteren Schritt wurde ein System zur Endothelzellbesiedlung tissue-engineerter Semilunarklappen entwickelt. Die tissue-engineerten Semilunarklappen wurden im Rahmen einer Kleinversuchsreihe im Anschluss an diese Dissertation im Schafsmodell getestet. Sie konnten erfolgreich in Pulmonalposition implantiert werden und hielten den hämodynamischen Belastungen für die Dauer von 3 Monaten stand. Zur Überwachung der Gewebekultur ist eine ständige Kontrolle der Qualität des Kulturmediums nötig. Diese konnte ebenfalls im Anschluss an diese Arbeit durch Integration einer Meßstrecke mit der Möglichkeit der Messung der Partialdrücke für O2 und CO2 sowie des pH-Wertes umgesetzt werden. In Zukunft kann durch die Messung von Markern der Gewebeentwicklung sowie die Nutzung bildgebender Verfahren eine noch genauere Überwachung des Kulturprozesses ermöglicht und so die Qualität der tissue-engineerten Semilunarklappen weiter verbessert werden. Die Geometrie der Gußform sowie die Kulturbedingungen im Bioreaktorsystem müssen weiter Gegenstand der Entwicklung bleiben, um die Form der kultivierten Semilunarklappen weiter der nativen anzunähern. Auch die weitere Untersuchung der dem Tissue Engineering zugrunde liegenden Prozesse und ein besseres Verständnis der Einflußgrößen wird es ermöglichen, die Entwicklung tissue-engineerter Gewebe besser zu steuern. Diese Entwicklungen werden hoffentlich dazu beitragen, die Möglichkeiten des operativen Herzklappenersatzes zu erweitern und die Behandlung von Herzklappenerkrankungen insbesondere im Kindesalter zu verbessern.

This study’s goal was to optimize the molding technique for fibrin-based heart valves first described by Jockenhoevel et al. and to develop a bioreactor system for in-vitro culture of fibrin-based tissue engineered heart valves. The molding technique was simplified to allow for routine use and a bioreactor system for in-vitro culture was developed. The mould’s geometry were closely studied, just as the culture conditions in the bioreactor system. Thus, it was possible to produce sustainable tissue histologically mimicking native valve tissue. A system for endothelial cell coating was also developed. Following this dissertation, tissue-engineered semilunar heart valves were tested in sheep. We were able to perform implantation at the pulmonary position. The valves endured normal hemodynamic conditions for up to 3 months. Continuous control of quality of media is necessary to ensure adequate tissue development. Also following this work, on-line measuring of partial pressures for O2, CO2 were established. Future work will employ markers of tissue development as well as imaging technique for better control of the culture process to enhance the quality of tissue-engineered semilunar valves. Also, the mould’s geometry and culture conditions have to be further studied to enhance the valve’s geometry after culture. Further studies of the processes governing tissue engineering and a better understanding of influencing factors will foster our control of the development of engineered tissue. The advances will hopefully enhance the possibilities of heart valve replacement and improve the treatment of diseases of the heart valves, especially in children.

Fulltext:
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Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
German

Interne Identnummern
RWTH-CONV-113941
Datensatz-ID: 51672

Beteiligte Länder
Germany

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Document types > Theses > Ph.D. Theses
Publication server / Open Access
Faculty of Medicine (Fac.10)
811001\-1
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 Record created 2013-01-28, last modified 2022-04-22


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