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Einleitung: Die Organkultur des intakten Innenohres unter simulierten Mikrogravitationsbedingungen stellt ein vielversprechendes in vitro Modell für die Untersuchung von Physiologie und Pathophysiologie dieses Sinnesorgans dar. Die Kulturbedingungen zeichnen sich, verglichen mit anderen das Medium mischenden Kultursystemen, durch eine Reduktion von Scherkräften und strömungsbedingten Turbulenzen aus. Die erfolgreiche Kultivierung des intakten Innenohres im Stadium p7 ist bereits etabliert. Das funktionell reife Innenohr stellt jedoch aufgrund der mit der voranschreitenden Ossifikation einhergehenden höheren Masse eine besondere Herausforderung dar.

Methoden: Es wurden die morphometrischen Abmessungen, physikalischen Eigenschaften und Bewegungsmuster von Innenohrexplantaten (p7, p14, p21) in einem rotierenden Bioreaktor analysiert und durch Definition eines Rotationsindex numerisch evaluiert. Um die mechanischen Hindernisse zu überwinden, wurde eine neue Auftriebsmethode unter Verwendung von Polystyrolkörperchen etabliert.

Ergebnisse: Die zunehmende physikalische Dichte (1,47 g/cm³ für p7 vs. 1,82 g/cm³ für p21) resultierte in einer erhöhten terminalen Sinkgeschwindigkeit und Erhöhung der mechanischen Scherkräfte sowie der periodischen Kollisionen mit der Kulturgefäßwand durch Abweichung von der optimalen Kreisbahn. Durch die Verwendung von Polystyrol-Auftriebskörperchen konnten die terminale Sinkgeschwindigkeit um das 6 bis 14-fache und die Scherkräfte um das 6,7 bis 15,7-fache verringert werden.

Schlussfolgerung: Aufgrund der Optimierung der Rotationstechnik konnten die Kulturbedingungen für das Stadium p7 optimiert und die physikalischen Voraussetzungen für eine Anwendung der Organkulturmethode auf das funktionell reife Innenohr etabliert werden.

Unterstützt durch: 1.Fortüne Programm, Universität Tübingen; 2.Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum, Baden-Württemberg