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Sauerstoffmessung in humanem Knorpelgewebe
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Veröffentlicht: | 24. April 2007 |
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Einleitung: Die Nähr- und Sauerstoffversorgung der Zellen spielt eine zentrale Rolle im Tissue Engineering. Bei unzureichender Zufuhr ist die Entwicklung des Gewebes vermindert oder bleibt vollständig aus. Mittels Tissue Engineering erzeugte Knorpelkonstrukte zeigen deutliche Qualitätsunterschiede beim Vergleich der Zelldichten im Bereich der Oberfläche zum Zentrum des Konstruktes. In der vorliegenden Untersuchung wurden Sauerstoffpartialdrücke zunächst im Nativknorpel aus Ohrmuschel, Rippe und Septum ermittelt, mit dem Ziel die später im Knorpelkonstrukt gemessenen Partialdrücke einem Vergleich zu unterziehen und Sauerstoffgradienten innerhalb eines Konstruktes zu bestimmen.
Methode: Dazu wurden Glasfaser-Mikrosensoren der Fa. PreSens®, die über das Prinzip der Lumineszenzlöschung Sauerstoffkonzentrationen messen, im operativ gewonnenen Knorpelgewebe appliziert. Das Messgerät beleuchtet die Indikatorbeschichtung der nur 140 Mikrometer dünnen Sensoren. Die fluoreszierende optische Emission des Indikatorstoffes sinkt analog der Menge der vorhandenen Sauerstoffmoleküle ab. Diese Technik misst die Lumineszenzabklingzeit und ermöglicht eine zuverlässige und exakte Sauerstoffbestimmung.
Ergebnis: Erste Untersuchungsreihen wurden an nativen Knorpeln durchgeführt. Die intrakartilaginäre Sauerstoffkonzentration betrug zu Messbeginn 16,8% im Mittel und nach einer durchschnittlichen Messdauer von 23h im Mittel 3,1%.
Schlussfolgerung: Mit fiberoptischen Mikrosensoren können kontinuierliche und exakte Sauerstoffpartialdruck-messungen im Nativknorpel vorgenommen werden. Diese Technik soll künftig Sauerstoffkonzentrationsgradienten in Knorpelkonstrukten erfassen und eine Optimierung der in vitro Kulturbedingungen für das Tissue Engineering ermöglichen.