Tissue engineering - TCI @ Uni-Hannover.de

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Tissue engineeringAuf dem Weg zumErsatzteillager Mensch?Status und Perspektiven desTissue engineeringDr. Cornelia Kasper


Tissue engineering• Definition und Prinzip• Status/Beispiele• Entwicklungen am TCI•PerspektivenDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringZukunftstechnologie ErsaztteilzüchtungOrgane aus dem Reagenzglas„Turning blood into brain“Organ-Designer im Labor„Scientists find way to fix broken hearts“Organe von der StangeHigh Tech KörperHaut aus der TubeDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringMedizinische Biotechnologie•Proteine und Impfstoffe für Diagnostik undProphylaxe•Antikörper und rekombinante Proteine für die Therapie• Tissue engineering• GentherapieDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringDer Begriff Tissue engineering wurde offiziellauf einem Workshop der National ScienceFoundation 1988 eingeführtDefinition„...the application of principles and methodsof engineering and life sciences towardfundamental understanding of structurefunctionrelationship in normal and pathologicalmammalian tissues and the development ofbiological substitutes to restore, remain orimprove tissue function“.Dr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringTissue engineering•Ziel: in vitro Generation von vitalem autologenGewebe zur Rekonstruktion geschädigtem Gewebes,zur Erhaltung oder Verbesserung der Funktiongeschädigter oder erkrankter OrganeDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringMethodik Tissue engineering• in vitro Kultivierung von autologen Zellenauf organischen, natürlichen odersynthetischen Matrices• in vitro Kultivierung von autologenZellen auf xenogenen Matrices• Gewebezüchtung ausembryonalen StammzellenDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringPrinzip des Tissue engineeringDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringStrategien• Zellinjektion (Zelltherapie)• geschlossenes extracorporales System• offenes System - biodegradables PolymergerüstDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringZellinjektion• Hautzellen werden mit einer Art „Gewebekleber“ (Fibrin) direktin die Wunde gegeben (Haut aus der Tube)• Autologe Chondrocyten Transplantation ACTDirekte Transplantation von Knorpelzellen z.B. bei BandscheibenoderMeniskusschädenDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringExtracorporales SystemLeberzellen aus Schweinoder Schaf übernehmen indem System die„Entgiftungsfunktion“„Künstliche Leber“Dr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringOffene Systeme• Knorpel• Herzklappen•BlutgefäßeDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringKnorpelKnorpelzellen aufKollagenmatricesRekonstruktion einerOhrmuschelDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringHerzklappe(Gerüst von Rindoder Schwein)BlutgefäßeDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringProbleme• Differenzierung der Zellen• Optimierung von Medium und Zusatzstoffen (z.B.Wachstumsfaktoren, Serumersatz)• 3 D Strukturausbildung und Blutversorgung derGewebe/Organkonstrukte• Physiologische KonditionierungDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringWo ist der Bezug zur Technischen Chemie?• DFG-Forschergruppe „Polysialinsäure“ als Matrix fürZellwachstum (am Bsp. Nervenzellen)Hier enge Kooperation mit:OC - Prof. Kirschning/Dr. DrägerAC – Prof. Behrens• Einsatz von Kollagenmatrices zur Züchtung vonKnorpelzellen• Keramische Trägermaterialien zur Knochenzüchtung• Entwicklung eines Bioreaktors zur Kultivierung von 3 DStrukturenDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringKnorpelzellen inKultur aufKollagenmatrixDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringStrategischer Ansatz zur Herstellungfunktionalisierter TrägermaterialienTCPSponceram1 cmMineralisches TrägermaterialPolymerKeramischeTrägermaterialien zurKnochenzüchtungWachstumsfaktor (BMP-2)Unspezifische Liganden (Lysin-Derivate)Biospezifische Liganden (RGD-Peptide)Dr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringKnochenzellen auf/inder keramischenTrägerstrukturABDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringBiostat RBSDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringMHH, UnfallchirurgieProf Martijn van GriensvenDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringAdulte autologe ZellenPro:– keine immunologische Abstoßung– sicherste MethodikContra:- begrenzte Verfügbarkeit- Erhaltung der Differenzierung?Quo vadis?Embryonale ZellenPro:- „universell“ einsetzbarContra:– allogen– immunologische, virale undethische/moralische sowierechtliche ProblemeDr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringMatrixPro:– Zahlreiche natürliche undsynthetische „scaffolds“ imEinsatzContra:– Zusammensetzung undStruktur?– Biokompatibilität?– Abbaubarkeit?– toxische Hydrolyseprodukte– unphysiologische WirkungQuo vadis?Dr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringBioreaktorenPro:– Zahlreiche EntwicklungenContra:– Mechanische Stimulation?– Gewährleistung optimaler„Versorgung“ derZellen/GewebeQuo vadis?Dr. Cornelia Kasper


Tissue engineeringLucas Cranach d. Ä. 1546: JungbrunnenDr. Cornelia Kasper

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