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doi:10.22028/D291-27020
Titel: | Das Hühnerei: Alternative Ansätze für das Tissue Engineering |
VerfasserIn: | Mohrhardt, Elmar |
Sprache: | Deutsch |
Erscheinungsjahr: | 2018 |
Erscheinungsort: | Homburg/Saar |
Kontrollierte Schlagwörter: | Hühnerei Tissue Engineering |
DDC-Sachgruppe: | 610 Medizin, Gesundheit |
Dokumenttyp: | Dissertation |
Abstract: | In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuer Ansatz für das Tissue Engineering
theoretisch und praktisch auf seine Durchführbarkeit und Erfolgsaussichten hin
untersucht. Die Generierung dreidimensionaler Gewebe in-vitro gelingt aktuell nicht.
Der Grund hierfür wird in der unzureichenden Versorgung der in der Tiefe des Gewebes
liegenden Zellen mit Nährstoffen und Sauerstoff vermutet. Die zielführendste Lösung
dieses Problems wäre die Versorgung dieser Zellen durch ein Blutgefäßsystem.
Um diese Annahme zu überprüfen, bedarf es eines geeigneten Testsystems. Will man
ein Gewebe an ein Blutgefäßsystem anschließen, so muss das Testsystem die
Kultivierung dieser Gewebe erlauben und ein geeignetes Gefäßsystem zur Verfügung
stellen. Der sich entwickelnde Vogelembryo bietet ein hochproliferatives Gefäßsystem
und lässt eine Eignung zur Kultivierung von Zellen und Geweben vermuten. Auch
bildet das Vogelei die Vorlage für ein technisches Inkubationssystem für das Tissue
Engineering. Daher wurde das Vogelei als Testsystem in dieser Arbeit gewählt. Um
Gewebe- und Zellkulturexperimente durchführen zu können sowie die Funktionsweise
des Bioreaktors Vogelei besser zu verstehen, musste zunächst eine umfangreiche
technische Entwicklung und Evaluation durchgeführt werden, damit der sich
entwickelnden Embryo in ausreichender Qualität kultiviert, dokumentiert und
manipuliert werden kann. Dies ist in der geschlossenen und blickdichten Kalkschale
nicht möglich.
Es wurde ein Kultivierungssystem entwickelt und evaluiert, welches die vollständige
Embryogenese ermöglicht. Des Weiteren wurde ein ausschließlich aus künstlichen
Materialien bestehendes Kultivierungssystem entwickelt, welches alle bekannten
vergleichbaren Kultivierungssysteme sowohl in den Dokumentationsmöglichkeiten als
auch in der maximal möglichen Kultivierbarkeit der Vogelembryonen deutlich übertrifft
und eine vollständige Beobachtung des Embryos zulässt. Nach Auswertung der
Leistungsparameter kommerziell erhältlicher Inkubatoren wurden zwei neuartige
Inkubatoren entwickelt, aufgebaut und evaluiert, mit denen eine automatisierte
Inkubation und Dokumentation der sich entwickelnden Embryonen möglich ist und die
ein systematisches Arbeiten deutlich erleichtern. Unter Verwendung der im Rahmen dieser Arbeit generierten Werkzeuge und Protokolle
zur Handhabung von Hühnerembryonen wurden experimentelle Daten zur Kultivierung
von Säugerzellen und Geweben generiert. Nur mit den im Rahmen dieser Arbeit
entwickelten technischen Systemen war eine stabile Kultivierung der Hühnerembryonen
und damit auch die Kultivierung von Fremdzellen, was als grundlegende Voraussetzung
für das Tissue Engineering anzusehen ist, möglich. Das Schlüsselexperiment stellte der
Anschluss eines Gewebes an das Blutgefäßsystem des Embryos dar. Hierzu musste
zunächst einmal die Durchführbarkeit einer Zell- und Gewebekultur in-ovo
nachgewiesen werden und die optimal dafür geeignete Position in ovo gefunden
werden. Als optimal geeignet für die Kultivierung von Zellen und Geweben wurde die
Chorionallantoismembran bewertet. Der Anschluss von Herzmuskelsphäroiden an das
Blutgefäßsystem des Embryos konnte erstaunlicherweise auch ohne die Zuhilfenahme
von Wachstumsfaktoren durchgeführt werden, was die grundlegende Möglichkeit zur
Generierung von dreidimensionalen Geweben über die diffusionsbegrenzte Dicke
hinaus für möglich erscheinen lässt. In this work a new approach of generating functional tissues and organs with tissue engineering techniques was investigated. The generation of three-dimensional tissue is currently not possible. The reason therefor is the insufficient supply of the inner cells with oxygen and nutrients. The best way to solve this problem is the supply of the cells with a vascular system. To evaluate this, a suitable test system is required. For the connection of a tissue with a vascular system a test system has to allow the cultivation of that tissue and has to provide a vascular system. The developing chicken embryo has a proliferative vascular system and all the signs are that it is possible to perform cell and tissue culture in it. This is the reason why the chicken embryo was chosen for the experiments in this work. For cell culture experiments an extensive technical development and evaluation had to be done to allow high quality documentation and manipulation which was not possible in the closed and opaque eggshell. A cultivation system was developed and evaluated which allows the whole embryogenesis to take place. Furthermore a completely artificial cultivation system which outnumbers all known systems of that kind concerning documentation quality and maximum survival of the embryos by far was successfully implemented. After evaluating the available incubators two completely new incubators were build up and successfully tested on automated incubation and documentation. Those new incubators facilitated a systematic investigation in this thesis. Using the newly generated tools for the handling of the chicken embryo experimental data concerning the cultivation of cells and tissue in ovo were generated. Only with those new systems a stable embryo culture was possible and with that the cultivation of foreign cells. The key experiment was considered the connection of a tissue to the vascular system of the embryo. Therefor the possibility to perform cell and tissue culture as well as the optimal spot in ovo had to be found. As an optimal spot the chorioallantoic membrane was identified. The connection of heart muscle spheroids to the vascular system of the chicken embryo was successfully performed without any growth factor what makes it look possible to generate three dimensional tissues with that technique. |
Link zu diesem Datensatz: | urn:nbn:de:bsz:291-scidok-ds-270202 hdl:20.500.11880/26939 http://dx.doi.org/10.22028/D291-27020 |
Erstgutachter: | Fuhr, Günter R. |
Tag der mündlichen Prüfung: | 2-Dez-2016 |
Datum des Eintrags: | 18-Jan-2018 |
Fakultät: | M - Medizinische Fakultät |
Fachrichtung: | M - Medizintechnik |
Sammlung: | SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes |
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