Nennen Sie 2 Verfahren zum Herstellung poröser Scaffolds fürs Tissue Engineering
1. Gas-Schäumungsverfahren
2. Gefriertrocknung
3. Solvent casting and particulate leaching
4. Thermisch induzierte Phasenseparation
WELCHE ARTEN VON KOMPLIKATIONEN GIBT ES BEI TRANSPLANTATIONEN?
Organtransplantationen:
Abstoßungsreaktionen
1. Hyperakut (Antikörpervermittelt)
2. Akut (HLA-Inkompatibilität/ HLA-matching)
3. Chronisch (Gründe unbekannt)
4. Akut vaskulär = Xenogen (Alpha-Gal Epitop)
Graft versus Host Disease (GvHD)
Verfügbarkeit von Transplantaten
Zelltransplantationen:
wenig Kontrolle über Bestimmungsort
Große Zahl an Zellen notwendig
Überleben von Zellen
1. Autogene Zellen: Verfügbarkeit, Herstellprozess, Kostenintensiv, wenig standardisierbar
2. Allogene Zellen: Immun-/ Abstoßungsreaktionen, Langzeitverbleib & Transformation
3. Stammzellen: Aufreinigung, Kultivierung
4. Gewebsspezifische Zellen: geringe Lebensdauer, korrekter Einbau
Hauttransplantationen:
1. Autograft (permanent): zweite Wunde, limitierte Menge
2. Allograft (temporär): Verfügbarkeit, nur kurzfristige Behandlung
3. Xenograft: maximal 3-4 Tage
4. Künstliche Hautersätze: lange Wartezeit, fragil, hohe Kosten
MÖGLICHE ZUSATZFRAGE: WELCHE ART VON DRUCKEN GIBT ES?
1. Laser-assistierte Drucker
2. Extrusions-basierende Drucker
3. Tintenstrahldrucker
BESCHREIBEN SIE ÜBERSICHTSMÄßIG DAS FUNKTIONS-PRINZIP ZUR HERSTELLUNG VON
SCAFFOLDS MIT HILFE VON RAPID PROTOTYPING:
- Erstellung von 2D-Schnitten (CT, MRT, Ultraschall)
- Rekonstruktion eines 3D-Abbildes des Defekts mit spezieller Software
- 3D-Matrix design
- Schicht-für-Schicht Aufbau der 3D Struktur mittels SFF/RP
BESCHREIBEN SIE KURZ DIE VORTEILE VON ZELLKULTUREN BEIM EINSATZ ZUR
BIOKOMPATIBILITÄTSTESTUNG NEUER WERKSTOFFE:
Vorteile:
- Reagieren empfindlich auf toxische Substanzen, leichte Quantifizierung
- Untersuchung spezifischer Zelltypen möglich
- Kontrollierbare Bedingungen (standardisierte Testsysteme möglich)
- Methoden schnell durchführbar (schnelle Screens einer Vielzahl an Materialien)
- Ethische Vorteile (keine Anwendung an Tieren/ Menschen)
WELCHE ARTEN VON WERKSTOFFKLASSEN KOMMEN BEIM TISSUE ENGINEERING ZUM
EINSATZ?
-Metalle
-Keramiken
-Faserverbundstoffe
-Polymere (Synthetische & Natürliche)
BESCHREIBEN SIE KURZ DIE NATÜRLICHE REGENERATION IN DER EPIDERMIS:
- unipotente epidermale Stammzellen
- Basalschicht der Epidermis: Basale Keratinozyten (Stammzellen; können sich selbst erneuern)
- Produzieren Zellen der obersten Hautschichten
Die Regeneration der Epidermis, der äußersten Schicht der Haut, erfolgt durch einen ständigen Austausch von alten und abgestorbenen Zellen durch neue Zellen aus der Basalschicht der Epidermis. Dieser Prozess wird als natürliche Regeneration bezeichnet und ist ein kontinuierlicher und selbstregulierender Prozess.
Die Basalschicht der Epidermis enthält Stammzellen, die sich in verschiedene Zelltypen differenzieren können, einschließlich Keratinozyten, Melanozyten und Langerhanszellen.
WELCHES PROTEIN IST DER HAUPTBESTANDTEIL DER ECM?
-Kollagen
-Fibronectin
-Proteoglukan
WAS SIND IPS UND WORIN LIEGT IHR VORTEIL?
iPS = induzierte pluripotente Zellen
Vorteil: Differenzierung in Zellen aller 3 Keimblätter möglich
sind künstlich hergestellte Stammzellen
NENNEN SIE 2 ARTEN VON STAMMZELLEN, DIE BEIM TE VERWENDET WERDEN UND
JEWEILS 1 POTENTIELLES ANWENDUNGSGEWEBE:
1. Hämatopoetische Stammzellen (HSC):
- Anwendung: Knochenmarktransplantationen
2. Endotheliale Vorläuferzellen (EPC):
- Anwendung: Regeneration von Endothelzellen und bei Gewebsneubildungsprozessen
3. Mesenchymale Stammzellen (MSC):
- Anwendung: Zellbasierter Knochenersatz, permanenter Hautersatz
NENNEN SIE 2 BEISPIELE VON NATÜRLICHEN HYDROGELEN:
- Proteinbasierende: Kollagen (Gelatine), Fibrin
- Polysaccharid-Gele: Chitosan, Chondroitin-sulfate/Kollagen, Alginat
NENNEN SIE 2 MÖGLICHKEITEN EINEN SELEKTIVEN RELEASE VON
WACHSTUMSFAKTOREN IM GEWÜNSCHTEN GEWEBE ZU ERMÖGLICHEN:
- Verkapselung
- Immobilisierung auf Trägermaterialien
NENNEN SIE EINE PEPTIDSEQUENZ DIE ZUR BESSEREN BINDUNG VON ZELLEN AN EINE
MATRIX VERWENDET WIRD!
RGD-Sequenz
GD-Sequenzen sind kurze Aminosäuresequenzen, die aus den Aminosäuren Arginin, Glycin und Asparaginsäure bestehen. Sie kommen in verschiedenen Proteinen vor, die in der extrazellulären Matrix (ECM) vorkommen, wie z.B. Fibronektin und Kollagen.
Diese Sequenzen sind besonders wichtig für die Bindung von Zellen an die extrazelluläre Matrix, da sie spezifisch an Integrine auf der Oberfläche von Zellen binden. Integrine sind zelluläre Membranproteine, die eine wichtige Rolle bei der Zelladhäsion, Migration und Signaltransduktion spielen.
RGD steht für die drei Aminosäuren Arginin (R), Glycin (G) und Asparaginsäure (D), die in dieser Reihenfolge in der Sequenz auftreten.
WAS IST EIN TEMPORÄRER HAUTERSATZ?
NENNEN SIE 2 STRATEGIEN FÜR EIN SOLCHES PRODUKT!
- zum temporären Verschluss von (meist) akuten Wunden
- transienter Wundverschluss
- Schutz vor mechanischer Verletzung, Infektionen
- Schafft feuchte Umgebung in Wunde
- Temporäre Verwendung bis zur Epithelialisierung/ Applikation von autologen Transplantaten/Applikation von künstlicher Haut
—> biologisch: Allograft, Xenograft
—> biosynthetisch: Temporäre Bilayer
NENNEN SIE DEN VORTEIL VON ALLOGENEN ZELLEN IN TE-PRODUKTEN IM VERGLEICH
ZU AUTOLOGEN ZELLEN!
- Verfügbarkeit
- hohe Zellzahl verfügbar
- „off the shelf“ Verwendung möglich
- standardisierbar
SKIZZIEREN SIE KURZ EINE TE-STRATEGIE BEI DEGENERIERTER HARNBLASE!
Kombination von Zellen mit Trägermaterial
Isolierung von Urothelzellen und glatten Muskelzellen
Kultivierung - Vermehrung der Zellen
etwa 8 Wochen um aus einer 1cm^2 Biopsie ein Harnblasenkonstrukt zu erstellen
Scaffold: PLGA-Polymer
Besiedelung
innen: Urothelzellen
außen: Muskelzellen
Implantation - mit Bauchfell zur Vaskularisierung umschlossen
SKIZZIEREN SIE KURZ EINE TE-STRATEGIE FÜR KNOCHENERSATZ
Auffüllen des Defektes mit Autograft:
Entnahme von Knochensplittern meist vom Becken/ Hüftknochen
Zum Auffüllen des Defektes verwendet
Synthetische Knochenersatzmaterialien:
Komposit Materialien
Matrix: biodegradable Polymere (natürliche oder synthetische)
Versetzt mit Granula oder Fasern von beta-TCP, HA, Biogläser
Kombinieren die Vorteile von beiden Substanzen
NENNE DIE VORTEILE EINES TE-PRODUKTES BEI DER KNOCHENHEILUNG ZUM AUTOGRAFT
Vermeidung der zweiten Operationsstelle, weniger Schmerzen, kürzere Heilungsdauer, evtl
kürzerer Krankenhausaufenthalt
NENNEN SIE 2 MATERIALIEN, DIE BEIM KNOCHEN-TE ZU EINSATZ KOMMEN
DBM (Allograft), DBBM (Xenograft)
DBM steht für "Demineralized Bone Matrix" (demineralisierte Knochenmatrix) und wird hergestellt, indem mineralische Bestandteile aus natürlicher Knochenmatrix entfernt werden. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Struktur und die bioaktiven Moleküle der Knochenmatrix beizubehalten, die für die Knochenregeneration wichtig sind. DBM enthält Kollagen, Wachstumsfaktoren und andere Proteine, die das Wachstum von neuem Knochengewebe fördern und die Heilung beschleunigen können.
DBBM steht für "Demineralized Bone Matrix with Bone Morphogenetic Protein" (demineralisierte Knochenmatrix mit Knochenmorphogenetischem Protein) und enthält zusätzlich zu den bioaktiven Molekülen der Knochenmatrix auch Knochenmorphogenetische Proteine (BMPs)
NENNEN SIE EINEN WICHTIGEN WACHSTUMSFAKTOR IN DER KNOCHENHEILUNG
BMP-2 / BMP-7
BMP steht für "Bone Morphogenetic Protein" (Knochenmorphogenetisches Protein), welches ein Wachstumsfaktor ist. BMPs sind eine Gruppe von körpereigenen Proteinen, die das Wachstum und die Differenzierung von Zellen im Knochen- und Knorpelgewebe steuern. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der Knochenregeneration und des Knochenwachstums.
WELCHE VORBEHANDLUNG WIRD BEI XENOGENEM MATERIAL FÜR DEN
HERZKLAPPENERSATZ BEIM TE DURCHGEFÜHRT?
Behandlung mit Glutaraldehyd zum Maskieren der Antigene.
WELCHE EIGENSCHAFT IM BIOREAKTOR IST ENTSCHEIDEND FÜR DIE KORREKTE
AUSBILDUNG SOWOHL VASKULÄRER GRAFTS ALS AUCH VON HERZKLAPPEN?
wichtig für die korrekte Ausbildung ist die mechanische Stimulation
NENNEN SIE 2 STRATEGIEN ZUR HERSTELLUNG VON TE-PRODUKTEN FÜR DEN
HERZMUSKELERSATZ
- Verabreichung von Zellen
- Scaffolds
- Zellen & Scaffolds („Myokard Patches“)
WELCHE EINFACHE STRUKTUR HILFT BEI DER REGENERATION VON PERIPHEREN NERVEN
NACH DURCHTRENNUNG?
Verwendung einer tubulären Grundstruktur als Direktionshilfe zur Unterstützung der
Nervenregeneration bei kleinen Verletzungen bis 10mm
WELCHE SPEZIELLEN PROBLEME MÜSSEN BEI VERLETZUNG VON NERVEN IM ZNS
ÜBERWUNDEN WERDEN, DIE IM PERIPHEREN NS NICHT EXISTIEREN?
- Komplexere Strukturen als im PNS
- Umgebung im ZNS wirkt inhibitorisch für Regeneration
- teilweise schwer zugängliche Stellen
WELCHE HAUPTEIGENSCHAFT MUSS DIE INNERE SCHICHT EINES VASKULÄREN TE-
GRAFTS BESITZEN?
Muss thrombogen sein.
WIE KANN ICH ZELLEN BEI DER DIREKTEN VERABREICHUNG VOR EINEM ANGRIFF DES
IMMUNSYSTEMS SCHÜTZEN?
(Semi-)permanente Verkapselung von Zellen.
NENNEN SIE EINE TE-STRATEGIE ZUR BEHANDLUNG VON METABOLISCHEN
LEBERERKRANKUNGEN
??
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