Fibringel als Scaffold für das Tissue Engineering von Herzklappen

• Fibrin gel as scaffold for tissue engineering of heart valves

Cornelissen, Christian Gabriel; Schmitz-Rode, Thomas (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2009)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

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.

Einrichtungen

• [811001-1]