@phdthesis{Kruse2024,
  author    = {Kruse, Daniel},
  title     = {Quantitative Analyse histologischer Aufnahmen der Haut},
  doi       = {10.25972/OPUS-35294},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-352946},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Diese Arbeit hatte zum Ziel quantitative Analysen histologischer Aufnahmen der Haut nach unterschiedlichen Gesichtspunkten zu etablieren. Im ersten Abschnitt wurde die bildgest{\"u}tzte Quantifizierung der epidermalen Histomorphologie untersucht. Nach Sichtung und Beurteilung von 2145 hochaufl{\"o}senden Fotografien HE-gef{\"a}rbter Epidermis- und Vollhautmodellen jeglichen Zustands, wurde der BSGC-Score als Facettenklassifikation mit seinen insgesamt 40 Beurteilungskriterien aufgestellt. Die unterschiedlichen epidermalen Strata wurden mit Wichtungsfaktoren belegt. Die Bewertungskategorien sind mit einem Ampelsystem unterlegt. Eine Befundungsformel wurde aufgestellt. Weitere Bestandteile des BSGC-Scores sind eine Anleitung mit Bildbeilage sowie Dokumentationselemente. Die Anwendung erfolgte erfolgreich im Rahmen der Qualit{\"a}tssicherung an Chargentests und zur Verlaufsbeurteilung eines In-vitro-Verbrennungsmodells aus humaner Epidermis durch Schneider et al. (2021) Der BSGC-Score dient als z{\"u}gig durchf{\"u}hrbares Evaluationstool zur Befundung von In-vitro-Epidermismodellen und nicht als diagnostisches Mittel. Der zweite Abschnitt besch{\"a}ftigt sich mit der Vaskularisierung als Parameter der kutanen Wundheilung. Es wurden aSMA-IF-gef{\"a}rbte Abbildungen porciner Verwundungsmodelle betrachtet und nach der Entfernung dr{\"u}siger Strukturen Gef{\"a}ßanschnitte zu Beginn manuell ausgez{\"a}hlt. Hieraus wurden die n{\"o}tigen Einstellungen f{\"u}r die Bildbearbeitungssoftware ImageJ ermittelt und die Abbildungen dieser anschließend zugef{\"u}hrt. Es erfolgte die automatisierte Quantifizierung elliptischer Formationen mit einer Gr{\"o}ße ≥ 30 Pixel. Im n{\"a}chsten Schritt wurden die Abbildungen in die Bereiche Wundrand, Wundgrund und Wundheilung unterteilt. In dem Bereich Wundheilung zeigte sich eine signifikant gr{\"o}ßere Revaskularisierung als in Wundgrund. Abschließend erfolgte der Vergleich sekund{\"a}rer Wundauflagen. Der Vergleich der Quotienten Wundheilung/Wundgrund nicht-okklusiver und okklusiver Wundauflagen zeigte keinen signifikanten Unterschied in der Neovaskularisierung. Die isolierte Betrachtung der Revaskularisierung als einzelner Prozess der Wundheilung kann nicht als generelles Kriterium f{\"u}r die Gesamtbeurteilung dienen. Hier findet die gew{\"a}hlte Methodik ihre Limitation. Zuk{\"u}nftige Anwendungsbereiche des BSGC-Scores sind die Ausweitung auf Vollhautmodelle und andere Verwundungsmodalit{\"a}ten. Eine automatisierte und durch eine KI-gest{\"u}tzte Befundung ist ebenfalls aufgrund des zugrundeliegenden umfangreichen Datensatzes denkbar. Auch kann eine automatisierte softwaregest{\"u}tzte Quantifizierung der Vaskularisierung als {\"u}berblickende und z{\"u}gige Beurteilung der Wundheilung sinnvoll erscheinen.},
  subject      = {Wundheilung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kern2022,
  author    = {Kern, Anna},
  title     = {Vaskularisierung von humanen neuralen Organoiden mit mesodermalen Progenitorzellen},
  doi       = {10.25972/OPUS-29111},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-291116},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Viele Organoide sind bisher nur stark vereinfachte Modelle der Originalgewebe, da sie nur aus dem Gewebsparenchym bestehen. Um neurale Organoide n{\"a}her an das Originalgewebe zu bringen, ist ein wichtiger Schritt mesenchymale Anteile zu integrieren. In dieser Arbeit war die wichtige Fragenstellung, ob neurale Organoide sich mit mesodermalen Progenitorzellen zu einem gemeinsamen Gewebe vereinigen lassen. Um die Generierung von neuro-mesenchymalen Organoiden zu erreichen, wurden geeignete Differenzierungsprotokolle zur Erzeugung neuroepithelialer und mesodermaler Aggregate aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen etabliert. Anschließend wurden die Sph{\"a}roide vereinigt und eingehend histologisch charakterisiert. Dar{\"u}ber hinaus wurde die Organoidentwicklung unter dem Einfluss von Hypoxie analysiert. Um die Organoide anschaulich mit der tats{\"a}chlichen Embryogenese vergleichen zu k{\"o}nnen, wurden Schnitte von H{\"u}hnerembryonen angefertigt. Die neuro-mesenchymalen Organoide wurden insgesamt 280 Tage kultiviert und an verschieden Zeitpunkten untersucht. Die hier pr{\"a}sentierten Daten zeigen, dass die erzeugten neuro-mesenchymalen Organoide viele Aspekte der nat{\"u}rlichen Embryogenese in Zellkultur nachahmen k{\"o}nnen. So wurde die Ausbildung neuralrohr{\"a}hnlicher Strukturen, die von einem perineuralen Gef{\"a}ßplexus umgeben sind, gezeigt. Des Weiteren wurde eine Interaktion von Astrozyten/radiale Gliazellen mit dem entstehenden Gef{\"a}ßnetz beobachtet. Schließlich zeigten sich das Einwandern von mikrogliaartigen Zellen aus dem mesenchymalen Organoidteil in das Nervengewebe. Diese Arbeit bildet die Basis f{\"u}r die Generierung neuro-mesenchymaler Organoide als realistisches Modellsystem f{\"u}r die Entwicklung des Nervensystems. Solche Modellsysteme k{\"o}nnen f{\"u}r die Erforschung von Krankheiten, Toxizit{\"a}tsstudien sowie Medikamententests verwendet werden.},
  subject      = {Organoid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kremer2019,
  author    = {Kremer, Antje},
  title     = {Tissue Engineering of a Vascularized Meniscus Implant},
  doi       = {10.25972/OPUS-18432},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184326},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {The knee joint is a complex composite joint containing the C-shaped wedge-like menisci composed of fibrocartilage. Due to their complex composition and structure, they provide mechanical resilience to the knee joint protecting the articular cartilage. Because of the limited repair potential, meniscal injuries do not only affect the meniscus itself but also lead to altered joint homeostasis and inevitably to secondary osteoarthritis. The meniscus was characterized focusing on its anatomy, structure and meniscal markers such as aggrecan, collagen type I (Col I) and Col II. The components relevant for meniscus tissue engineering, namely cells, Col I scaffolds, biochemical and biomechanical stimuli were studied. Meniscal cells (MCs) were isolated from meniscus, mesenchymal stem cells (MSCs) from bone marrow and dermal microvascular endothelial cells (d-mvECs) from foreskin biopsies. For the human (h) meniscus model, wedge-shape compression of a hMSC-laden Col I gel was successfully established. During three weeks of static culture, the biochemical stimulus transforming growth factor beta-3 (TGF beta-3) led to a compact collagen structure. On day 21, this meniscus model showed high metabolic activity and matrix remodeling as confirmed by matrix metalloproteinases detection. The fibrochondrogenic properties were illustrated by immunohistochemical detection of meniscal markers, significant GAG/DNA increase and increased compressive properties. For further improvement, biomechanical stimulation systems by compression and hydrostatic pressure were designed. As one vascularization approach, direct stimulation with ciclopirox olamine (CPX) significantly increased sprouting of hd-mvEC spheroids even in absence of auxiliary cells such as MSCs. Second, a cell sheet composed of hMSCs and hd-mvECs was fabricated by temperature triggered cell sheet engineering and transferred onto the wedge-shaped meniscus model. Third, a biological vascularized scaffold (BioVaSc-TERM) was re-endothelialized with hd-mvECs providing a viable vascularized network. The vascularized BioVaSc-TERM was suggested as wrapping scaffold of the meniscus model by using two suture techniques, the all-inside-repair (AIR) for the posterior horn, and the outside-in-refixation (OIR) for the anterior horn and the middle part. This meniscus model for replacing torn menisci is a promising approach to be further optimized regarding vascularization, biochemical and biomechanical stimuli.},
  subject      = {Meniskus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ruecker2019,
  author    = {R{\"u}cker, Christoph},
  title     = {Development of a prevascularized bone implant},
  doi       = {10.25972/OPUS-17886},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178869},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {The skeletal system forms the mechanical structure of the body and consists of bone, which is hard connective tissue. The tasks the skeleton and bones take over are of mechanical, metabolic and synthetic nature. Lastly, bones enable the production of blood cells by housing the bone marrow. Bone has a scarless self-healing capacity to a certain degree. Injuries exceeding this capacity caused by trauma, surgical removal of infected or tumoral bone or as a result from treatment-related osteonecrosis, will not heal. Critical size bone defects that will not heal by themselves are still object of comprehensive clinical investigation. The conventional treatments often result in therapies including burdening methods as for example the harvesting of autologous bone material. The aim of this thesis was the creation of a prevascularized bone implant employing minimally invasive methods in order to minimize inconvenience for patients and surgical site morbidity. The basis for the implant was a decellularized, naturally derived vascular scaffold (BioVaSc-TERM®) providing functional vessel structures after reseeding with autologous endothelial cells. The bone compartment was built by the combination of the aforementioned scaffold with synthetic β-tricalcium phosphate. In vitro culture for tissue maturation was performed using bioreactor technology before the testing of the regenerative potential of the implant in large animal experiments in sheep. A tibia defect was treated without the anastomosis of the implant's innate vasculature to the host's circulatory system and in a second study, with anastomosis of the vessel system in a mandibular defect. While the non-anastomosed implant revealed a mostly osteoconductive effect, the implants that were anastomosed achieved formation of bony islands evenly distributed over the defect. In order to prepare preconditions for a rapid approval of an implant making use of this vascularization strategy, the manufacturing of the BioVaSc-TERM® as vascularizing scaffold was adjusted to GMP requirements.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  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}
}