@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}
}