Online-Marker der Gewebsentwicklung im kardiovaskulären Tissue Engineering : Evaluierung von sulfatierten Glykosaminoglykanen als Online-Marker der Extrazellularmatrix-Synthese im Kardiovaskulären Tissue Engineering

Tümen, Michael; Jockenhövel, Stefan

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-48232

Online-Marker der Gewebsentwicklung im kardiovaskulären Tissue Engineering : Evaluierung von sulfatierten Glykosaminoglykanen als Online-Marker der Extrazellularmatrix-Synthese im Kardiovaskulären Tissue Engineering = Non-destructive analysis of extracellular matrix development in cardiovascular tissue-engineered constructs : evaluation of sulphated glycosaminoglycans as marker of extracellular matrix development

Tümen, Michael

2013

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Michael Tümen

ImpressumAachen 2013

Umfang97 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2013

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Jockenhövel, Stefan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2013-11-12

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-48232
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/228941/files/4823.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik (811001-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Tissue Engineering (Genormte SW) ; Biomedizin (Genormte SW) ; Extrazellularraum (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; Online-Marker (frei) ; sGAGs (frei) ; Proteoglykane (frei) ; Extrazellularmatrix (frei) ; tissue engineering (frei) ; non-destructive analysis (frei) ; ecm (frei) ; proteoglycans (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610
rvk: XC 4000

Kurzfassung
Die Methode des Tissue Engineerings beschreibt einen interdisziplinären Ansatz zur Wiederherstellung erkrankter oder geschädigter Gewebe und Organe in ihrer Funktion bzw. deren vollständigen Ersatz auf der Basis autologer Zellkonstrukte. In dieser Dissertation werden zunächst die Grundlagen des Tissue Engineerings vermittelt und die biochemischen Eigenschaften wichtiger Komponenten der Extrazellularmatrix (EZM) und ihre Interaktionen betrachtet. Anschließend wird ein Verfahren evaluiert, mit dem der Reifungsprozess der EZM „online“ während der in vitro-Phase des Tissue Engineering-Prozesses anhand der Messung von sulfatierten Glykosaminoglykanen (sGAG) im Bioreaktormedium überwacht werden kann, ohne das entstehende Gewebe zu beschädigen. Die wesentlichen Erkenntnisse dieser Arbeit können wie folgt zusammengefasst werden: - Myofibroblasten aus humanen Nabelschnurarterien stellen eine geeignete Zellquelle zur Synthese von sGAG dar - der sGAG-Gehalt in mit Myofibroblasten kultivierten Fibringelen nimmt über einen Zeitraum von 24 Tagen stetig zu - in dem hier gewählten Modell der statischen Kultivierung ohne mechanischen Stimulus sind im das Fibringel umgebende Bioreaktormedium keine sGAG nachzuweisen - die mechanische Reißfestigkeit der Fibringele nimmt nach initialem Stabilitätsverlust durch den einsetzenden Fibrinolyse-Prozess über den Kultivierungszeitraum ab dem 6. Tag durch Produktion von stabilitätsgebenden EZM-Komponenten zu - der Blyscan® Assay ist prinzipiell ein geeignetes Verfahren zum Nachweis von sGAG in Fibringelen und Zellkultur-bzw. Bioreaktormedien, bietet aber entscheidende Nachteile aufgrund seines Detektionslimits und der mangelnden Trennschärfe bei der Identifizierung der sGAG-Untergruppen Diese Arbeit ist ein Teil des Projekts „Online-Marker der Gewebsentwicklung im Kardiovaskulären Tissue Engineering“ und ist unseres Wissens nach der erste Versuch, den Reifungsprozess eines „tissue engineerten“ Gewebes anhand der Messung von „Online-Markern“ im Bioreaktormedium nachzuvollziehen.

The method of tissue engineering describes an interdisciplinary attempt of replacing injured or damaged tissue based on autologous cell constructs. This doctoral thesis explains the principals of tissue engineering and provides fundamental knowledge of important players of the Extracellular Matrix (ECM), their synthesis and their interactions. Furthermore, a non-destructive method to assess ECM development by detecting sulphated glycosaminoglycans (sGAGs) in the culture medium of statically cultivated cell-seeded fibrin gels is evaluated. The main results can be summarized as followed: - myofibroblasts isolated from human umbilical cord arteries are an appropriate cell source to investigate sGAG synthesis - the amount of sGAGs retained in the fibrin gels increases during the cultivation period - sGAGs cannot be detected in the culture medium with the here proposed assay, when cultivated statically without any mechanical stimulus - burst strength of fibrin gels decreases initially due to fibrinoylsis, but increases from the second quarter of cultivation period, when the synthesis of stabilizing ECM components like collagens or elastin rises - here proposed Blyscan® Assay is suitable for detection of sGAGs in cell-seeded fibrin gels, but has some serious disadvantages concerning the detection of small amounts of sGAGs and the missing possibility to distinguish between sGAG subtypes This doctoral thesis is part of the project „Online-Marker der Gewebsentwicklung im Kardiovaskulären Tissue Engineering“. To our knowledge, it is the first attempt to monitor ECM synthesis non-invasively by measuring biomarkers in the culture medium of cultivated fibrin gels.

Fulltext:
PDF