Pädiatrische tissue engineerte Herzklappen auf Basis einer Fibringelmatrix : Optimierung des Herstellungs- und Konditionierungsprozesses

Hasken, Stefan Wilhelm; Jockenhövel, Stefan

doi:31574

Pädiatrische tissue engineerte Herzklappen auf Basis einer Fibringelmatrix : Optimierung des Herstellungs- und Konditionierungsprozesses = Tissue engineered pediatric heart valves based on a fibringel matrix : optimization of the manufacturing and conditioning process

Hasken, Stefan Wilhelm (Author)

2012

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Stefan Wilhelm Hasken

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2012

Umfang177 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2012

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Jockenhövel, Stefan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2012-01-31

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-39819
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51443/files/3981.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik (811001-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Tissue Engineering (Genormte SW) ; Herzklappe (Genormte SW) ; Fibrin (Genormte SW) ; Herzfehler (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; angeborene Herzklappenfehler (frei) ; heart valve tissue engineering (frei) ; fibrin gel (frei) ; pediatric heart valves (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Erworbene und angeborene Erkrankungen der Herzklappen machen es oft erforderlich diese zu ersetzen. Aufgrund des mangelnden Wachstumspotentials sowie weiterer Nachteile aktuell verwendeter Herzklappenprothesen ist gerade die Versorgung von Kindern mit angeborenen Herzfehlern zurzeit unbefriedigend. Mit Hilfe des Tissue Engineerings können vollständig autologe und mitwachsende Herzklappen individuell hergestellt werden. Ziel dieser Arbeit war es die bisher gemachten Erkenntnisse zum valvulären Tissue Engineering auf der Basis einer Fibringelmatrix an die Erfordernisse pädiatrischer Herzklappen anzupassen. Diese Anpassung zur Synthese tissue engineerter Herzklappen in reproduzierbarer Qualität erfolgte in drei Arbeitspaketen: (1) Die Adaptation der 3D Gussform-Geometrie an die miniaturisierten Dimensionen für die pädiatrische Applikation incl. der notwendigen Optimierung des Entformungsprozesses mittels eines biologischen Schmierstoffes; (2) die Untersuchung geeigneter Zellquellen sowohl im Hinblick auf ein geeignetes tierexperimentelles Wachstumsmodell als auch für den späteren klinischen Einsatz. Hierbei wurde v.a. der Vergleich oviner Zellen aus der Arteria carotis mit Zellen des ovinen Nabelschnurgewebes erfolgreich evaluiert und (3) die Beeinflussung des Retraktionsprozesses während der Gewebeneogenese. Durch die Einführung einer statischen Präkonditionierung, vor dynamischer Belastung der Herzklappen, konnte die Gewebeschrumpfung nahezu vollständig unterbunden und suffiziente Herzklappen hergestellt werden. Basierend auch auf der Grundlage dieser Arbeit wird zur Zeit eine Tierversuchsstudie im Wachstumsmodell Lamm durchgeführt, um einen weiteren Schritt der klinischen Anwendung näher zu kommen. Für die Zukunft gilt es tissue engineerte Herzklappen weiter so zu verändern, dass sie anatomisch und physiologisch ihren natürlichen Vorbildern entsprechen. Es ist weiterhin erforderlich die molekularbiologischen Vorgänge in einem tissue engineerten Gewebe weiter aufzuarbeiten, um ein besseres Verständnis für bis heute nur mäßig verstandene Vorgänge während des Konditionierungsprozesses zu erlangen.

Acquired and congenital diseases of the heart valves often make it necessary to replace them. Due to the lack of growth potential, as well as other disadvantages of currently used heart valve prostheses, the supply of children with congenital heart defects is currently unsatisfactory. With the help of tissue engineering completely autologous and growing heart valves can be manufactured individually. The aim of this study was to adapt the knowledge made so far to valvular tissue engineering based on a fibrin gel to the needs of pediatric heart valves. This adaptation to the synthesis of tissue engineered heart valves in a reproducible quality was conducted in three work packages: (1) The readjustment of the 3D mould geometry to the miniaturized dimensions for pediatric application. Optimization of detaching process using a biological lubricant to get the valves completely out of the mould, (2) the study of a feasible cell source in terms of a suitable experimental animal model and for the subsequent clinical use. Therefore a comparison of tissue engineered heart valves made of ovine cells from the carotid artery with ones made out of cells of the ovine umbilical cord was performed and (3) the influence of retraction processes during tissue formation. With the introduction of a static preconditioning, before dynamic conditioning of the heart valves, the tissue shrinkage could almost completely be prevented and adequate heart valves were produced. Based also on the results of this work currently an animal experimental study is made in an lamb growth model. For the future tissue engineered heart valves have to be remodeled so that they anatomically and physiologically more correspond to their natural models. It is also necessary to gain a better understanding of the molecular remodeling processes in a tissue engineered valve during the conditioning process.

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