3D gedruckte Nano-Zellgerüstträger für die in situ Knorpelregeneration zur Behandlung von Gelenkknorpelschäden. Untersuchungen zum Zellrecruitment in einem Bioreaktor.

Im Rahmen des Projektes sollen künstliche Zellgerüstträger zur in situ Regeneration von hyalinem Knorpel zur Behandlung von Knorpelschäden mittels Nano 3D-Druck hergestellt werden. Durch den Einsatz der sog. „Zwei Photonen Lithographie“ (Nanoscribe) wird es möglich, im Nanometermaßstab genaue Zellgerüste additiv herzustellen. Durch solch einen additiven und hochpräzisen Aufbau der Zellgerüste sind komplexe Strukturen realisierbar, mit denen die anspruchsvollen mechanischen Eigenschaften von natürlichem hyalinem Knorpel realisiert werden können. Diese 3D Scaffolds sollen dabei als Gerüst für Stammzellen und anderen Zellen dienen und diesen ermöglichen, neue extrazelluläre Matrix zu produzieren und im Idealfall wieder gesundes hyalines Knorpelgewebe auszubilden.

Zuerst werden Vorversuche mit starren Scaffolds durchgeführt. Hierbei sollen zunächst optimale Parameter, wie z.B. Porengröße, Oberflächenqualität usw. sowie deren Einfluss auf die Besiedelung der Scaffolds durch verschiedene Zelltypen (z.B. Chondrosarcomzelllinie, Stammzellen) identifiziert werden.

Auf diesen Ergebnissen und auf KIT-Seite durchgeführten mechanischen Simulationen basierend werden elastisch verformbare Zellgerüstträger konstruiert und mittels 3D Druck hergestellt, die die mechanischen Eigenschaften des hyalinen Knorpels möglichst gut nachbilden sollen. Diese elastischen Scaffolds werden in einem Bioreaktor kontinuierlich mechanisch belastet und anschließend untersucht, ob unter den verwendeten Parametern ein erfolgreiches Zellrecruitment von Stammzellen aus einem unteren Reservoir des Bioreaktors in das daraufliegende Scaffold stattfindet. Dieser wichtige und entscheidende Vorgang wäre der Ausgangspunkt für eine in situ Regeneration von Knorpelgewebe, der den klinischen Gegebenheiten bei einer sog. Matrix assoziierten Chondrogenese (AMIC®) nahe kommt.

 

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