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Biokompatible Zellkulturmikrogerüste zur präzisen Modellierung von Knorpelgewebe

Dezember 2023
Technische Universität Wien, Wien, Österreich
In der vorliegenden Studie bewerten Forscher die Bioassemblierungsdynamik konventioneller Zellsphäroide (SPHs) im Vergleich zu gerüsteten Sphäroiden (S-SPHs) zur präzisen Modellierung dreidimensionaler Knorpelgewebe. Die Zellkulturgerüste der S-SPHs basieren auf einem biokompatiblen und biologisch abbaubaren PCL-Harz. Für die Herstellung der winzigen käfigartigen Hohlraumkugeln, die einen Durchmesser von nur 350 μm aufweisen, kommt ein laserbasierter 3D-Präzisionsdrucker mit einer integrierten Engineering Software zum Einsatz. Nach erfolgtem Druck werden die Mikrokugeln mit humanen mesenchymalen Stammzellen beladen und zu dreidimensionalen Stützgerüsten angeordnet. Die Kugeln können in beliebigen geometrischen Formen angeordnet werden und verfügen hierdurch über das Potenzial dabei zu helfen, die Entwicklung personalisierter Knorpelersatzgewebe voranzutreiben. Die Proliferation und Differenzierung des inkubierten Gewebes wurde über einen Zeitraum von 28 Tagen hinweg beobachtet und mittels bildgebender und gentechnischer Verfahren analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die gestützten Knorpelmodelle, im Gegensatz zu den SPH-basierten Modellen, über alle Reifestadien hinweg eine hohe Fusiogenität beibehalten konnten. Unter dem Mikroskop konnten die Forscher beobachten, dass die S-SPHs ungehindert zwischen den Kunststoffkügelchen migrierten und sich zu einer nahtlosen homogen Gewebestruktur zusammenschlossen. Die Mikrozellkulturgerüste unterstützen demnach die Sphäroidmodellierung in eine vorgegebene Form, ohne sie ihrer zellulären Eigendynamik und Funktionalität zu berauben. Zusammenfassend bewerten die Forscher die S-SPH-Technologie als eine vielversprechende Methode zur Entwicklung maßgeschneiderter Knorpelmodelle für den Einsatz in der regenerativen Medizin.
Scaffolded spheroids as building blocks for bottom-up cartilage tissue engineering show enhanced bioassembly dynamics
Olivier Guillaume, Aleksandr Ovsianikov
#2023
Eingestellt am: 15.02.2024
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