In vitro Biokompatibilitätsanalysen mittels ESC-abgeleiteter EBs mit Schwerpunkt Zellaktivität und Adhäsion

Reinhardt, Mathias

Ein wesentlicher Bestandteil der Medizin ist der Ersatz von defektem Gewebe durch körperfremde organische oder anorganische Materialien. Ein Ansatz der modernen Medizin ist es, ein körperfremdes Gewebe mit körpereigenen pluripotenten Zellen zu besiedeln und es zu implantieren. Dieses modifizierte Implantat sollte vom Körper definiert abgebaut werden können und der entstandene Raum durch körpereignes Gewebe ersetzt werden. Dieses, als tissue engineering bezeichnete Verfahren wird in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen. In diesem Grenzbereich zwischen Medizin und Materialwissenschaften spielt die Suche nach geeigneten Materialien und deren präklinische Testung eine große Rolle. Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen, ob und wie in vitro pluripotente murine Stammzellen in Form von embryoid bodies (EB) auf bioabbaubare Materialien (Biomaterialien) reagieren. Die gewonnen Ergebnisse sollen beschreiben, welche Kultivierungsmethode und Vitalitätsparameter geeignet sind um ein Testverfahren zu etablieren, das neue Materialien schnell, unkompliziert und ökonomisch auf Gewebsverträglichkeit prüft und ferner, als in vitro – Verfahren, Implantationen an Wirbeltieren reduziert. Diese Arbeit wird deshalb von der Stiftung 3R unterstützt, deren Anliegen es ist, Tierexperimente zu verringern. Als Methode der Kokultur von EB und Materialscheibe wurde der hängende Tropfen (hTr) gewählt. Die acht Tage alten EBs wurden fünf Tage lang mit drei bioabbaubaren Polymeren kokultiviert und anschließend untersucht. Die Polymere sind ein Gemisch aus Poly(L)-Lactid und ε-Caprolacton. Als Referenzmaterialien dienten das sehr gut verträgliche inerte Material Petriperm und das nicht biokompatible PVC-Pb. Die Analyse beinhaltete die Entwicklung von Monozyten/Makrophagen (CD68) und Endothel (CD31) mittels Immunofluoreszenzfärbungen, eine Letalitäsfärbung mittels Ethidium-Homodimer, die Expansion von EBs auf Materialscheiben (Adherenz), das Anwachsverhalten von EBs an den unterschiedlichen Materialien im hTr, sowie die Genexpression der vier embryonalen Gene mNanog, mPou2f1, mREX-1 und mSOX2. Besonders in der Differenzierung zu Endothel, der Adherenz und der Letalität zeigen EBs signifikante Unterschiede zwischen einer Kokultur mit bioabbaubaren Materialien und den Referenzmaterialien. Auch die Untersuchung der Monozyten/Makrophagen kommt als Parameter in Frage. Die Anwachsraten sollten nur in Kombination mit einer automatisierten Generierung der Kokulturen angewendet werden, da hier ein manueller Fehler die größten Effekte zeigt. Die untersuchten Parameter in Kombination mit der Methode des hTr sind in der Lage sehr wenig kompatible Materialien von gut kompatiblen Materialien zu unterscheiden. Sie können Bestandteil eines standardisierten Tests sein. Es sollten noch weitere Parameter untersucht werden um die Biokompatibiltät noch präziser vorhersagen zu können.

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Reinhardt, Mathias: In vitro Biokompatibilitätsanalysen mittels ESC-abgeleiteter EBs mit Schwerpunkt Zellaktivität und Adhäsion. 2015.

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