@article{BrendtkeWiehlGroeberetal.2016,
  author    = {Brendtke, Rico and Wiehl, Michael and Groeber, Florian and Schwarz, Thomas and Walles, Heike and Hansmann, Jan},
  title     = {Feasibility Study on a Microwave-Based Sensor for Measuring Hydration Level Using Human Skin Models},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {11},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {4},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0153145},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-179934},
  year      = {2016},
  abstract  = {Tissue dehydration results in three major types of exsiccosis—hyper-, hypo-, or isonatraemia. All three types entail alterations of salt concentrations leading to impaired biochemical processes, and can finally cause severe morbidity. The aim of our study was to demonstrate the feasibility of a microwave-based sensor technology for the non-invasive measurement of the hydration status. Electromagnetic waves at high frequencies interact with molecules, especially water. Hence, if a sample contains free water molecules, this can be detected in a reflected microwave signal. To develop the sensor system, human three-dimensional skin equivalents were instituted as a standardized test platform mimicking reproducible exsiccosis scenarios. Therefore, skin equivalents with a specific hydration and density of matrix components were generated and microwave measurements were performed. Hydration-specific spectra allowed deriving the hydration state of the skin models. A further advantage of the skin equivalents was the characterization of the impact of distinct skin components on the measured signals to investigate mechanisms of signal generation. The results demonstrate the feasibility of a non-invasive microwave-based hydration sensor technology. The sensor bears potential to be integrated in a wearable medical device for personal health monitoring.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Groeber2014,
  author    = {Groeber, Florian},
  title     = {Etablierung eines vaskularisierten Haut{\"a}quivalentes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107453},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Durch Methoden des Tissue Engineerings hergestellte dreidimensionale Haut{\"a}quivalente bilden die native humane Haut hinsichtlich ihrer histologischen Architektur, zellul{\"a}ren Zusammensetzung und metabolischen Aktivit{\"a}t ab. Diese Gewebe eignen sich daher als zellbasierte Wundauflagen f{\"u}r großfl{\"a}chige Hautdefekte oder als In-vitro-Testsysteme f{\"u}r den Ersatz von Tierversuchen. Bei bisherigen Haut{\"a}quivalenten fehlt jedoch ein funktionelles Blutgef{\"a}ßsystem. Wird solch ein Gewebe als Implantat eingesetzt, f{\"u}hrt das Fehlen von Blutgef{\"a}ßen zu einer unzureichenden Versorgung mit N{\"a}hrstoffen und zur Nekrose. Neben dieser klinischen Limitation ist auch das Anwendungsspektrum als In-vitro-Testsystem begrenzt. Bei nicht vaskularisierten Hautmodellen kann eine transdermale Penetration von Substanzen nicht akkurat abgesch{\"a}tzt werden, da die zus{\"a}tzliche Barriere, welche die gef{\"a}ßauskleidenden Endothelzellen bilden, nicht enthalten ist. In Studien zur Integration eines Gef{\"a}ßsystems in Haut{\"a}quivalente konnte bislang lediglich gezeigt werden, dass sich Endothelzellen zu gef{\"a}ßartigen Strukturen zusammenlagern. Die Bildung von funktionellen perfundierbaren Gef{\"a}ßen in einem in vitro generierten Haut{\"a}quivalent ist bisher jedoch noch nicht belegt. Entsprechend ist eine direkte Anastomose mit dem Blutkreislauf eines Patienten bei einem klinischen Einsatz als Hautimplantat nicht m{\"o}glich. Bei einer Anwendung in In-vitro-Studien ist zudem das Gef{\"a}ßsystem experimentell nicht zug{\"a}nglich. In der vorliegenden Arbeit kann durch die Kombination einer biologischen, vaskularisierten Tr{\"a}gerstruktur (BioVaSc) mit einem neu entwickelten Bioreaktorsystems, ein Haut{\"a}quivalent mit einem perfundierbaren Gef{\"a}ßsystem hergestellt werden. Die Generierung dieser sogenannten SkinVaSc erfolgt {\"u}ber die Besiedlung der BioVaSc mit humanen Keratinozyten (hEK) und Fibroblasten. Parallel dazu werden die eingebetteten Gef{\"a}ßstrukturen der BioVaSc mit humanen mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen (hDMEC) rebesiedelt. Durch eine Anastomose zwischen den Gef{\"a}ßen der BioVaSc und dem Bioreaktorsystem ist eine Perfusion mit physiologisch, gepulsten Dr{\"u}cken zwischen 80 und 120 mmHG m{\"o}glich. Optimale Kulturbedingungen f{\"u}r die Haut- zellen k{\"o}nnen ferner durch zwei Kulturmodi generiert werden. Zur optimalen Versorgung der hEK innerhalb einer Proliferationsphase, die sich an die Zellaussaat anschließt, erfolgt eine kontinuierliche Versorgung der Oberfl{\"a}che der SkinVaSc mit Medium. Der zweite Modus stimuliert die Differenzierung der hEK durch eine Kultivierung des Modells an der Grenzfl{\"a}che zwischen Luft und Medium. Nach einer vierzehnt{\"a}gigen Kultivierung der SkinVaSc an der Luft Medium Grenzfl{\"a}che l{\"a}sst sich die Bildung einer hautspezifischen histologischen Architektur durch H{\"a}malaun/Eosin und immunhistologische F{\"a}rbungen belegen. Eine nat{\"u}rlich differenzierte Epidermis wird durch eine Basalmembran, die Kollagen Typ IV und Laminin 5 enth{\"a}lt von einen dermalen Teil getrennt. Die Dermale-Epidermale-Verbindung erscheint durch die Mikrostrukturierung der BioVaSc wellenf{\"o}rmig. Damit bildet die SkinVaSc die papillare Struktur der nativen humanen Haut ab. Innerhalb des dermalen Anteils k{\"o}nnen zudem Gef{\"a}ßstrukturen ausgemacht werden. Die Innenseite der Gef{\"a}ße sind durch eine Schicht aus hDMEC ausgekleidet, die endothelzellspe- zifische Oberfl{\"a}chenmarker wie "platelet endothelial cell adhesion molecule 1" und "von Willebrand Faktor" aufweisen. Eine zerst{\"o}rungsfreie {\"U}berwachung der SkinVaSc hinsichtlich der epidermalen Differenzierung ist durch eine integrierte Sensortechnologie auf Basis der Impedanz-spektroskopie m{\"o}glich. Dabei erlaubt ein entwickeltes mathematisches Modell die Extraktion von biologisch relevanten Informationen aus Impedanzspektren in einem Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 100 kHz. Innerhalb dieser Studien ließ sich zeigen, dass die epidermale Differenzierung zu einer signifikanten Steigerung des ohmschen Widerstandes von 245,3 Ohm*cm2 zu 1108,1 Ohm*cm2 f{\"u}hrt. Gleichzeitig sinkt die zellul{\"a}re Kapazit{\"a}t von 131,5µF/cm2 auf 5,4µF/cm2 ab. Durch diese Parameter ist es m{\"o}glich die epidermale Barriere zerst{\"o}rungsfrei {\"u}ber die Kultivierungszeit zu {\"u}berwachen. Das Gef{\"a}ßsystem der SkinVaSc erm{\"o}glicht es mehr dermatologische Fragestellungen in vitro zu untersuchen und damit Tierversuche zu ersetzen. Zudem kann auf Basis der SkinVaSc ein vaskularisiertes Hautimplantat entwickelt werden, das es erm{\"o}glicht tiefe Hautverletzungen zu behandeln.},
  subject      = {Tisuue Engineering},
  language  = {de}
}
@article{GroeberEngelhardtLangeetal.2016,
  author    = {Groeber, Florian and Engelhardt, Lisa and Lange, Julia and Kurdyn, Szymon and Schmid, Freia F. and R{\"u}cker, Christoph and Mielke, Stephan and Walles, Heike and Hansmann, Jan},
  title     = {A First Vascularized Skin Equivalent as an Alternative to Animal Experimentation},
  series = {ALTEX - Alternatives to Animal Experimentation},
  volume    = {33},
  journal   = {ALTEX - Alternatives to Animal Experimentation},
  number    = {4},
  doi       = {10.14573/altex.1604041},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-164438},
  pages     = {415-422},
  year      = {2016},
  abstract  = {Tissue-engineered skin equivalents mimic key aspects of the human skin, and can thus be employed as wound coverage for large skin defects or as in vitro test systems as an alternative to animal models. However, current skin equivalents lack a functional vasculature limiting clinical and research applications. This study demonstrates the generation of a vascularized skin equivalent with a perfused vascular network by combining a biological vascularized scaffold (BioVaSc) based on a decellularized segment of a porcine jejunum and a tailored bioreactor system. Briefly, the BioVaSc was seeded with human fibroblasts, keratinocytes, and human microvascular endothelial cells. After 14 days at the air-liquid interface, hematoxylin \& eosin and immunohistological staining revealed a specific histological architecture representative of the human dermis and epidermis including a papillary-like architecture at the dermal-epidermal-junction. The formation of the skin barrier was measured non-destructively using impedance spectroscopy. Additionally, endothelial cells lined the walls of the formed vessels that could be perfused with a physiological volume flow. Due to the presence of a complex in-vivo-like vasculature, the here shown skin equivalent has the potential for skin grafting and represents a sophisticated in vitro model for dermatological research.},
  language  = {en}
}
@article{GroeberSchoberSchmidetal.2016,
  author    = {Groeber, Florian and Schober, Lena and Schmid, Freia F. and Traube, Andrea and Kolbus-Hernandez, Silvia and Daton, Karolina and Hoffmann, Sebastian and Petersohn, Dirk and Schaefer-Korting, Monika and Walles, Heike and Mewes, Karsten R.},
  title     = {Catch-up validation study of an in vitro skin irritation test method based on an open source reconstructed epidermis (phase II)},
  series = {Toxicology in Vitro},
  volume    = {36},
  journal   = {Toxicology in Vitro},
  doi       = {10.1016/j.tiv.2016.07.008},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-187311},
  pages     = {254-261},
  year      = {2016},
  abstract  = {To replace the Draize skin irritation assay (OECD guideline 404) several test methods based on reconstructed human epidermis (RHE) have been developed and were adopted in the OECD test guideline 439. However, all validated test methods in the guideline are linked to RHE provided by only three companies. Thus,the availability of these test models is dependent on the commercial interest of the producer. To overcome this limitation and thus to increase the accessibility of in vitro skin irritation testing, an open source reconstructed epidermis (OS-REp) was introduced. To demonstrate the capacity of the OS-REp in regulatory risk assessment, a catch-up-validation study was performed. The participating laboratories used in-house generated OS-REp to assess the set of 20 reference substances according to the performance standards amending the OECD test guideline 439. Testing was performed under blinded conditions. The within-laboratory reproducibility of 87\% and the inter-laboratory reproducibility of 85\% prove a high reliability of irritancy testing using the OS-REp protocol. In addition, the prediction capacity was with an accuracy of 80\% comparable to previous published RHE based test protocols. Taken together the results indicate that the OS-REp test method can be used as a standalone alternative skin irritation test replacing the OECD test guideline 404.},
  language  = {en}
}