Tissue Engineering von Knorpel und respiratorischem Epithel

Bis heute werden angeborene, traumatisch oder chirurgisch bedingte Substanzdefekte mit Fremdmaterialien oder körpereigenem Spendermaterial rekonstruiert. Im Körper dauerhaft verbleibende Implantate aus körperfremden Materialien können zu Fremdkörperreaktionen führen und bergen ein dauerhaftes Infektionsrisiko.

Körpereigene Materialien sind meist nur in limitiertem Umfang vorhanden und führen überdies zu einer Morbidität des Hebedefekts. Daher besteht ein großer klinischer Bedarf an biologischen Transplantaten aus körpereigenen Zellen.

Ein viel versprechender Weg für die Herstellung von individuellen dreidimensionalen Transplantaten ist das Tissue Engineering. Als interdisziplinäres Arbeitsgebiet verbindet Tissue Engineering biologische mit ingenieurwissenschaftlichen und medizinischen Techniken, um Gewebe und Organe in vitro herzustellen. Somit können in-vitro Gewebe aus lebenden Zellen und Zellmatrix bzw. Biomaterialien hergestellt werden. Aufgrund einer großen Variabilität bei der Herstellung formbeständiger Implantate, sowie entzündlichen Reaktionen in-vivo, kann dieses Verfahren allerdings gegenwärtig noch nicht in der klinischen Routine des Kopf-Hals-Bereiches angewendet werden.

Auch für die Versorgung partieller, transluminaler oder epithelialer Trachealdefekte zum Beispiel nach Inhalationsverbrennungen könnte Tissue Engineering eine mögliche Alternative sein.

Da die Regenerations- und Differenzierungsmechanismen respiratorischen Epithels der kleinen und großen Atemwege unter physiologischen und pathologischen Bedingungen noch nicht vollständig verstanden sind, bleiben die Trachealrekonstruktion und die Re-Epithelisierung der Luftröhre (Trachea) nach Inhalationsverbrennungen medizinische Herausforderungen.

Ziel unserer Arbeitsgruppe ist es, neue therapeutische Verfahren für die rekonstruktive Kopf-Hals-Chirurgie mit Hilfe des Tissue Engineering zu entwickeln.

Derzeitige Untersuchungen beschäftigen sich vorwiegend mit Kollagenmatrices aus dezellularisiertem porcinem Knorpel (DECM).

 

Dezellularisierte Knorpelmatrix

DECM wird in einem speziell entwickelten, nass-chemischen Prozess aus dem Nasenseptum ausgewachsener Schweine hergestellt. Dabei werden alle immunogenen Komponenten des Materials aus dem Knorpel herausgelöst, so dass schließlich noch das Kollagengerüst des Knorpels übrig bleibt. Das so entstandene Material dient als Trägermaterial für die Herstellung von humanem Knorpelgewebe, welches in den bisherigen in vitro Experimenten vielversprechende Eigenschaften für eine zukünftige Anwendung in vivo zeigte.

Ziel der derzeitigen Experimente ist die weitere Optimierung des Materials hinsichtlich der mechanischen und biointegrativen Eigenschaften sowie die Beschleunigung der Migration humaner Knorpelzellen in die Matrix.

 

Histologische Schnitte von porcinem Septumknorpel (Alcianblau)

Leiterin der Arbeitsgruppe Regenerative Medizin

Profilbild von Dr. med. Eva Goldberg-Bockhorn

Dr. med. Eva Goldberg-Bockhorn

Fachärztin

MTA

Profilbild von Dipl.-Biol. Gabriela Cudek

Dipl.-Biol. Gabriela Cudek

Diplom Biologin

 

 

Laufende Dissertationen

Patryk Pielorz, cand. med. 
Verhalten humaner Chondrozyten beim Knorpel-Tissue enineering mit gecrushter, dezellularisierter Knorpelmatrix im Bioreaktor

Abgeschlossene Dr. Arbeiten

Herr Alexander Elsässer (Dipl.-Biol.); Dr. biol. hum.
Frau Silke Schwarz (Dipl.-Biol.); Dr. biol. hum.
Herr Johannes Holle; Dr. med.
Frau Sebert Annika; Dr. med. dent.
Frau Meyer zu Natrup Catharina; Dr. med.