Untersuchungen zum Tissue engineering vaskularisierter knöcherner und weichgewebiger Transplantate

Zusammenfasung

Die Untersuchungen orientieren sich an der Frage, inwieweit die In-vitro-Präformation vaskulärer Strukturen zur Ernährung größerer artifizieller Gewebestrukturen beitragen kann, also die Methoden der In-vitro-Angiogenese auf das Tissue engineering übertragen und nutzbar gemacht werden können. Dazu wurde ein dreidimensionales Modell entwickelt, dessen Prinzip in der Besiedlung von Mikropartikeln mit den Stromazellen eines Zielgewebes, z. B. Fettgewebe oder Knochen, besteht, die zusammen mit Endothelzellen in eine Fibrinmatrix eingebettet werden. Mittels UEA-I-TRITC-Markierung, Laser-Scanning-Mikroskopie und digitaler Bildauswertung wurde die Länge kapillarartiger Strukturen ausgemessen, um so Aussagen zur Bildung und Stabilisierung kapillarartiger Strukturen im zeitlichen Verlauf machen zu können. Bei Verwendung der Knochenmarkstromazellen war ein besserer Langzeiterhalt kapillarartiger Strukturen als bei Fettgewebestromazellen zu verzeichnen. In einer Kultur erfuhr die Gesamtlänge ¶kapillarartiger Strukturen nach ¶6 Wochen Kultivierung eine Steigerung auf Werte von 140 mm/¶mm ³ . Zusätzlich wurden Versuche mittels hyperbarer Oxygenierung durchgeführt. In der Oxygenierungsgruppe konnten deutlich höhere Längen kapillarartiger Strukturen gemessen werden. Es eröffnen sich somit Optionen hinsichtlich des Zusammenwachsens der unterschiedlichen zellullären Elemente eines Gewebes und daraus folgend evtl. die Möglichkeit eines in vitro präformierten, vaskularisierten Gewebeersatzes.

Summary

The utilization of in vitro angiogenesis in tissue engineering might be useful in order to establish an artificial vascular network. However, it remains unclear how far the in vitro preformation of vascular structures may contribute to the perfusion of larger artificial tissue aggregates regarding the improvement of oxygenation and nutrition. In an in vitro study, we developed a model of a vascularized tissue. Stromal cells of a target tissue, e.g., adipose tissue or bone tissue, were expanded in vitro and seeded onto microcarriers or microparticles. Densely covered microcarriers were brought into a fibrin matrix together with endothelial cells. In order to demonstrate the formation and stabilization of capillary-like structures, UEA-I labeled specimens were evaluated using laser scanning microscopy and digital image analysis. The stabilization of capillary-like structures was better with stromal cells from bone marrow than from adipose tissue. In one of the culture aggregates, the total length of capillary-like structures increased after 6 weeks of cultivation to up to 140 mm/mm³. Additional tests were performed utilizing hyperbaric oxygenation. In the oxygenation group, a significant increase in the length of capillary-like structures was found. The method implies the option of coculturing different tissue elements and of an in vitro preformation of vascularized tissues.