dc.contributor.author
Stoll, Christiane
dc.date.accessioned
2018-06-08T01:16:05Z
dc.date.available
2011-07-14T12:28:49.020Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/13169
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-17367
dc.description.abstract
Die Kombination der steigenden Fallzahlen von Sehnenverletzungen durch den
demographischen Wandel sowie der verstärkten Ausübung von Leistungssportarten
mit ungenügenden medizinischen Behandlungsmöglichkeiten erklärt den Bedarf an
alternativen Lösungen. Das Konstruieren von Sehnengewebe außerhalb des
Organismus stellt einen viel versprechenden Ansatz hierfür dar. Ziel dieser
Arbeit war es, einen implantierbaren Sehnenzell-Biomaterial-Verbund
herzustellen und seinen Einfluss auf das Heilungsergebnis zu untersuchen.
Zunächst wurden sechs Strategien zur Besiedelung von Polyglykolsäure
(PGA)-Scaffolds mit Sehnenzellen genutzt und das Konstrukt im Hinblick auf
Histologie, Morphologie und Vitalität der aufgebrachten Sehnenzellen
untersucht. Es handelte sich um statische Besiedelungsverfahren (Adhäsions-,
Transwell-, Zentrifugations-, Fibrinkultur) sowie zwei dynamische Techniken
(Roller- und Spinnerflaschenkulturen). Um den Einfluss des Kultursystems auf
das Differenzierungsprofil von Sehnenzellen zu bestimmen, wurden
Histomorphologie und Expression typischer Sehnenkomponenten in
dreidimensionalen (3D) Polylaktid-Co-Gykolsäure (PLGA) Fibrinkulturen sowie
Biomaterial-freien 3D-Massenzellkulturen mit der für die Zellexpansion
notwendigen zweidimensionalen (2D) Monolayerkultur und der intakten Sehne
verglichen. Das Expressionsprofil wurde außerdem in der Monolayerkultur über
12 Passagen beobachtet. Im partiellen Achillessehnendefekt des Kaninchens
wurden schließlich die komplexen biologischen Reaktionen eines Organismuses
auf ein mit Sehnenzellen besiedeltes oder zellfreies PGA-Fibrin-Konstrukt
beleuchtet. Als Kontrolle dienten unbehandelte Sehnendefekte. Zu der
Beurteilung der Heilung wurde ein mehrstufiges Scoresystem erstellt. Beim
Vergleich der Besiedelungstechniken wurde der Einsatz der Fibrinkultur für die
Arbeit mit Sehnenzellen als effizienteste Strategie ausgewählt. Die Daten
gaben Hinweise auf eine Dedifferenzierung der Zellen in der 2D-Kultur im
direkten Vergleich zur Sehne. Diese konnten durch Einbringen der Zellen in ein
3D-System reduziert werden. Als Anzeichen einer Redifferenzierung in den 3D-
Kulturen synthetisierten die Zellen Sehnenmatrixkomponenten und spezifische
Transkriptionsfaktoren auf einem ähnlichen Niveau wie die Sehne, insbesondere
nach 4 Wochen Kultivierungsdauer. Beim Vergleich der beiden 3D-Systeme waren
jedoch Unterschiede im Expressionsprofil erkennbar. Über den
Beobachtungszeitraum von 3- 12 Passagen zeigten die in vitro-expandierten
Zellen keine signifikant veränderte Expression der meisten untersuchten Gene,
so dass für die Herstellung der Konstrukte Zellen der Passagen 6 - 9
Verwendung fanden. Das Implantat erwies sich bei der makroskopischen Bewertung
der Defektheilung nach 6 und 12 Wochen, beim Vergleich der Sehnengewichte
sowie bei der histologischen Auswertung nach 6 Wochen als vorteilhaft im
Vergleich zu den Kontrollen. Mit dieser Doktorarbeit konnte erstmals ein
umfassender, mehrteiliger Score erstellt werden, der eine Vielzahl der
Charakteristika der Sehnenheilung abbildet und übertragbar die Bewertung einer
Biomaterial-unterstützten Heilung im Sehnendefekt ermöglicht. Des Weiteren
wurden erste Versuche mit einer dezellularisierten natürlichen Sehnenmatrix
und gestickten PGA-Vliesvarianten als weiterführende Alternativen
durchgeführt.
de
dc.description.abstract
The combination of increasing case numbers of tendon injuries induced by
demographic change and intensified competitive sports with insufficient
medical treatment assert the need of alternative solutions. Engineering of
tendon tissue outside the organism constitute a promising strategy. Aim of
this study was to produce a tenocyte-biomaterial-composite for further
implantation and to analyse its influence on tendon healing. At first six
strategies seeding cells onto polyglycolic acid (PGA) scaffolds were used. The
construct was inspected for histology, morphology and vitality of cells.
Static seeding procedures (adhesion, transwell, centrifugation and fibringel-
culture) and two dynamic seeding procedures (roller and spinnerflask-culture)
were compared. To identify the influence of the culture system to the state of
tenocyte differentiation histomorphology and expression of typical tendon
components were compared. The investigations included the three-dimensional
(3D) poly(lactide-co-glycolide)- (PLGA)- fibringel-culture, the 3D high
density culture, the expansion-culture and also healthy tendon. Additionally,
the expression profile was monitored in expansion-culture (2D) over 12
passages. Complex biological reactions in vivo to seeded PGA-fibringel-culture
and cell free PGA-construct were detected in a partial tendon defect of rabbit
Achilles tendon. Untreated defects served as controls. A multi-level score
system was designed to monitor tendon healing. The fibringel-culture was
chosen to be the most efficient seeding strategy for the work with tenocytes.
Collected data gave indication of de-differentiation of tenocytes cultured in
2D-culture in direct comparison to tendon tissue. Insertion of tenocytes in
3D-cultures reduced the impression of de-differentiation. Indicators of
tenocytes re-differentiation in 3D-cultures were expressions of matrix
components and transcription factors at a similar level compared with tendon
especially after 4 weeks of culture time. Differences in expression profile
could be detected when both 3D-systems were compared. The in vitro cultured
tenocytes showed no change in expression profile in most analysed genes when
monitored over 12 passages. Therefore, cells of passage 6– 9 could be used for
engineering tendon constructs. The implant offered better macroscopical score
after 6 and 12 weeks as well as reduced tendon weight and better histology
after 6 weeks compared to the empty defect or PGA alone. A new comprehensive
multi-part score was established to display a multitude of characteristics of
tendon healing that is transferable to other biomaterial-supported healing of
tendon defects. Furthermore, pioneer tests with decellularised natural tendon
and embroidered PGA scaffolds were conducted.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Dreidimensionale Sehnenzell-Konstrukte zur Verbesserung der Heilung partieller
Sehnendefekte
dc.contributor.contact
stollchristiane@googlemail.com
dc.contributor.firstReferee
Priv. Doz. Dr. med.- vet. Gundula Schulze-Tanzil
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Rainer H. Müller
dc.date.accepted
2011-07-04
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000023777-4
dc.title.translated
Three dimensional constructs for improvement of partial tendon defect healing
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000023777
refubium.mycore.derivateId
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