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Tissue Engineering: Rekonstruktion einer Ohrmuschel mit Hilfe bakterieller Zellulose und humanen primären Chondrozyten
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Published: | December 7, 2011 |
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Einleitung: Ursachen für Ohrmuscheldeformitäten sind angeborene Fehlbildungen, Traumata und iatrogene Maßnahmen. Eine vollständige Rekonstruktion ist nur durch aufwändige, mehrschrittige Operationen möglich, deren ästhetisches Ergebnis nicht immer befriedigend ist.
Bakterielle Zellulose (BC) ist ein neuartiges Nano-Bio-Implantat, das bereits als Wundauflage und Gefäßersatz biokompatible Eigenschaften zeigte. Dieses Trägermaterial kann individuell geformt werden. Ziel dieses Projektes war die Analyse der BC auf ihre Eignung für die Kultivierung humaner Chondrozyten.
Methoden: 3-dimensionale mikroporöse BC Scaffolds wurden durch das Bakterium Gluconacetobacter xylinum synthetisiert. Die Porosität der bakteriellen Zellulose wurde durch Paraffinpartikel induziert, welche in den Fermentationsprozess eingebracht wurden. Humane Chondrozyten, isoliert aus aurikularem und nasoseptalem Gewebe, werden nach Expansion auf das Trägermaterial aufgebracht und über 5 Wochen kultiviert. Adhäsion, Verteilung, Proliferation und Neo-Synthese extrazellulärer Matrix wurden mittels histologischer und immunohistochemischer Färbemethoden sowie auf Ebene der Genexpression mittels Real-time PCR analysiert. Zur Visualisierung von Vitalität und Grad der Differenzierung werden Lebend-Tod-Färbungen sowie F-Aktin Fluoreszenzfärbungen durchgeführt.
Ergebnisse: Humane Chondrozyten adhärieren auf dem Material und migrieren in die vernetzten Poren, wo sie knorpelspezifische extrazelluläre Matrixproteine produzieren. Dabei kommt es in diesem 3-D Kultursystem zu einer Redifferenzierung der anfänglich proliferierenden, Kollagen I und Versikan exprimierenden Zellen, zu einem Kollagen II und Aggrekan synthetisierenden chondrogenen Phänotyp.
Die gleichmäßige Verteilung der Chondrozyten im Material scheint gegenwärtig durch eine geringe Interkonnektivität und inhomogene Verteilung der Poren behindert zu werden.
Schlussfolgerung: Primäre humane Chondrozyten können auf poröser bakterieller Zellulose adhärieren und neue Knorpelmatrix synthetisieren. Es konnten keine zytotoxischen Effekte nachgewiesen werden. Weiterführende Untersuchungen zur Herstellung von BC in individuellen Ohrmuschelformen und zur Verbesserung der Interkonnektivität und Porenverteilung werden gegenwärtig durchgeführt.
Förderung: Gefördert durch das 7. Rahmenprogramm der EU – Euronanomed-Programm; BMBF: EAREG 13N11075