Der Einfluss von IGF-1 und TGFbeta-2 auf Tissue-engineerten humanen Septumknorpel

Hyaliner Knorpel ist ein Gewebe mit geringer Selbstheilungstendenz. Neben der Orthopädie besteht auch in der Kopf-Hals-Chirurgie großer Bedarf an Knorpelgewebe zum Einsatz im Rahmen rekonstruktiver und plastischer Eingriffe. Die gängigen Methoden des Knorpelersatzes umfassen autologe und allogene Knorpeltransplantationen sowie die Verwendung alloplastischer Materialien. Diese Verfahren sind mit einigen Nachteilen, wie Infektionsübertragung und immunologischen Abstoßungsreaktionen, behaftet. Die Züchtung von autologem Knorpelgewebe aus isolierten Knorpelzellen eines Patienten mit den Methoden des Tissue Engineering stellt eine vielversprechende Alternative zu den genannten Verfahren dar. Zur Optimierung der Methoden der Knorpelzüchtung wurde in der vorliegenden Arbeit der Einfluss der Wachstumsfaktoren IGF-1 und TGFβ-2 auf tissue-engineerten Knorpel nach Kultur in vitro und anschließend in vivo untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluss zweier vollresorbierbarer Trägermaterialien – Ethisorb-Vliese mit Standard oder reduziertem Gehalt an PDS – auf das Verhalten der gezüchteten Gewebe in vivo überprüft. Nach enzymatischer Gewinnung von Einzelzellen aus humanem Septumknorpel wurden diese in Monolayer-Kultur amplifiziert und anschließend auf Ethisorb-Vliese aufgebracht. Unter diesen dreidimensionalen Kulturbedingungen wurden die Wachstumsfaktoren in Kombination als Zusatz zum Kulturmedium verwendet. Die Zell-Copolymer-Konstrukte wurden dann für 4 und 12 Wochen subkutan in homozygote thymusaplastische Nacktmäuse implantiert, um ihr Verhalten in vivo zu untersuchen. Nach der dreidimensionalen Kultur in vitro und nach 4 bzw. 12 Wochen in vivo wurden die Konstrukte nach ihrem Resorptionsverhalten beurteilt, gewogen, histologisch und biochemisch untersucht. Dabei wurden die Zellzahl sowie der Glykosaminoglykan- und Hydroxyprolingehalt der Präparate bestimmt. Die Wachstumsfaktoren hatten in der eingesetzten Konzentration und Kombination sowie unter den verwendete Kulturbedingungen keinen eindeutig positiven Einfluss auf die gezüchteten Gewebe. Mit Ausnahme des Nassgewichts nach der Kultur in vitro, war keiner der erhobenen Parameter in der Versuchsgruppe signifikant von der Kontrollgruppe verschieden. 64 Trägermaterialien mit reduziertem Gehalt an PDS führten nach Implantation in das Versuchstier signifikant häufiger zu Resorptionen der Zell-Copolymer-Konstrukte und sind damit zur Züchtung von Knorpelgewebe mit den verwendeten Methoden wenig geeignet. Ethisorb-Vliese mit Standard PDS-Gehalt wurden dagegen als geeignete Zellträger zur Züchtung von Knorpelgewebe bestätigt. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass zur Optimierung der Kulturmethoden im Tissue Engineering von Knorpel weitere Untersuchungen über den Effekt von Wachstumsfaktoren nötig sind, im Besonderen bei der Verwendung von humanen Septumknorpelzellen

Engineering of vascularized adipose constructs

Adipose tissue engineering offers a promising alternative to the current surgical techniques for the treatment of soft tissue defects. It is a challenge to find the appropriate scaffold that not only represents a suitable environment for cells but also allows fabrication of customized tissue constructs, particularly in breast surgery. We investigated two different scaffolds for their potential use in adipose tissue regeneration. Sponge-like polyurethane scaffolds were prepared by mold casting with methylal as foaming agent, whereas polycaprolactone scaffolds with highly regular stacked-fiber architecture were fabricated with fused deposition modeling. Both scaffold types were seeded with human adipose tissuederived precursor cells, cultured and implanted in nude mice using a femoral arteriovenous flow-through vessel loop for angiogenesis. In vitro, cells attached to both scaffolds and differentiated into adipocytes. In vivo, angiogenesis and adipose tissue formation were observed throughout both constructs after 2 and 4 weeks, with angiogenesis being comparable in seeded and unseeded constructs. Fibrous tissue formation and adipogenesis were more pronounced on polyurethane foam scaffolds than on polycaprolactone prototyped scaffolds. In conclusion, both scaffold designs can be effectively used for adipose tissue engineering