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Mechanotransduktion für Functional Tissue Engineering (FTE)

 

Dipl.-Ing. Andreas Szentivanyi, MSc.

 

Ziel des kardiovaskulären Tissue Engineering ist die Erzeugung künstlicher Gewebegrafts für Herzmuskel, Herzklappen und Gefäße. Mechanische Stimulation (z.B. Druck, Dehnung, Scherung) sind wichtige Faktoren für die korrekte Differenzierung von Zellen, die Erhaltung der Zellfunktion sowie für die räumliche Formierung von Zellen im Gewebe. Durch geeignete Bioreaktoren und Versuchsstände können diese Bedingungen unter in vitro Bedingungen nachgebildet werden.

Ziel der gemeinsammen Studie mit der Herzchirurgie Düsseldorf und Hannover war die Evaluation und Charakterisierung eines Gerätes [Fig.1] zur zyklischen Dehnung von Zellen hinsichtlich seiner Eignung zum Einsatz im kardiovaskulären Tissue Engineering. Die Charakterisierung erfolgt auf Basis der Reorientierung von Endothelzellen als Reaktion auf Dehnung und Strömung.


 

Die Untersuchung des Einflusses der Dehnungsverhältnisse zeigen, dass sich HMEC-1 Endothelzellen bei einer Abweichung zwischen Radial- und Umfangsdehnung von <10% wie in einem equibiaxialen Dehnungsfeld [Fig.2(1)] verhalten. Bei einer Abweichung zwischen Radial- und Umfangsdehnung von >30% verhalten sie sich wie in einem uniaxialen Dehnungsfeld [Fig.2(4)] und richten sich senkrecht zur Dehnungsbeanspruchung aus.

 

 

Literatur:

 

 

  • Szentivanyi A, Rau G, Klein M, Ghodsizad A, Glasmacher B: Evaluation of Biaxial Cell Stretching Device for Cardiovascular Tissue Engineering, Int J Artif Organs 28(9)2005:887
  • Szentivanyi A, Rau G, Klein M, Ghodsizad A, Glasmacher B: Evaluation eines biaxialen Zell Stretchers für den Einsatz im kardiovaskulären Tissue Engineering, BIOmaterialien 6 (3), 249 (2005)
  • Szentivanyi A, M Klein, J Rychly, A Haverich, B Glasmacher: Clamped Circular Elastic Diaphragms as Substrates in Cardiovascular Functional Tissue Engineering, BIOmaterialien 7(S1),2006:109