@phdthesis{Jannasch2019,
  author    = {Jannasch, Maren Annika},
  title     = {In vitro Fremdk{\"o}rpermodellsysteme zur Vorhersage von biomaterialinduzierten Immunreaktionen},
  doi       = {10.25972/OPUS-16289},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-162893},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die Implantation eines Medizinprodukts in den menschlichen K{\"o}rper ruft eine Immunreaktion hervor, die zur fibr{\"o}sen Einkapselung f{\"u}hren kann. Makrophagen in direktem Kontakt mit der Oberfl{\"a}che des Implantats erfassen sensorisch den Fremdk{\"o}rper und {\"u}bersetzten das Signal in die Freisetzung zahlreicher l{\"o}slicher Mediatoren. Das generierte Entz{\"u}ndungsmilieu moduliert die Heilungsreaktion und kann zur Anreicherung von Fibroblasten sowie zur Erh{\"o}hung der Matrixsyntheserate in der Wundumgebung f{\"u}hren. Eine dichte fibr{\"o}se Kapsel um ein Medizinprodukt beeintr{\"a}chtigt den Ersatz von K{\"o}rperstrukturen, das Unterst{\"u}tzen physiologischer K{\"o}rperfunktionen sowie die Effizienz einer medizinischen Therapie. Zur Identifizierung potenzieller Biomaterialkandidaten mit optimalen Eigenschaften ist jedoch eine evidenzbasierte Entscheidungsfindung notwendig und diese wiederum muss durch geeignete Testmethoden unterst{\"u}tzt werden. Zur Erfassung lokaler Effekte nach Implantation eines Biomaterials begr{\"u}ndet die Komplexi-t{\"a}t der ablaufenden Fremdk{\"o}rperreaktion die Anwendung von Tiermodellen als Goldstandard. Die Eingliederung von in vitro Modellsystemen in standardisierte Testverfahren scheitert oft an der Verf{\"u}gbarkeit validierter, verl{\"a}sslicher und reproduzierbarer Methoden. Demnach ist kein standardisiertes in vitro Testverfahren beschrieben, das die komplexen dreidimensionalen Gewebsstrukturen w{\"a}hrend einer Fremdk{\"o}rperreaktion abbildet und sich zur Testung {\"u}ber l{\"a}ngere Kontaktphasen zwischen Blutkomponenten und Biomaterialien eignet. Jedoch k{\"o}nnen in vitro Testungen kosten- und zeiteffizienter sein und durch die Anwendung humaner Zellen eine h{\"o}here {\"U}bertragbarkeit auf den Menschen aufweisen. Zus{\"a}tzlich adressiert die Pr{\"a}ferenz zu in vitro Testmethoden den Aspekt „Reduzierung" der 3R-Prinzipien „Replacement, Reduction, Refinement" (Ersatz, Reduzierung, Verbesserung) von Russel und Burch (1959) zu einer bewussten und begr{\"u}ndeten Anwendung von Tiermodellen in der Wissenschaft. Ziel von diesem Forschungsvorhaben war die Entwicklung von humanen in vitro Modellsystemen, die den Kontakt zu Blutkomponenten sowie die Reaktion des umliegenden Bindegewebes bei lokaler Implantation eines Biomaterials abbilden. Referenzmaterialien, deren Gewebsantwort nach Implantation in Tiere oder den Menschen bekannt ist, dienten als Validierungskriterium f{\"u}r die entwickelten Modellsysteme. Die Anreicherung von Zellen sowie die Bildung extrazellul{\"a}rer Matrix in der Wundumgebung stellen wichtige Teilprozesse w{\"a}hrend einer Fremdk{\"o}rperreaktion dar. F{\"u}r beide Teilprozesse konnte in einem indirekten zellbasierten Modellsystem der Einfluss einer zellvermittelten Konditionierung wie die Freisetzung von l{\"o}slichen Mediatoren durch materialadh{\"a}rente Makrophagen auf die gerichtete Wanderung von Fibroblasten sowie den Umbau eines dreidimensionalen Bindegewebsmodells aufgezeigt werden. Des Weiteren ließ sich das Freisetzungsprofil von Zytokinen durch materialst{\"a}ndige Makrophagen unter verschiedenen Testbedingungen wie der Kontamination mit LPS, der Oberfl{\"a}chenbehandlung mit humanem Blutplasma und der Gegenwart von IL-4 bestimmen. Die anschließende vergleichende statistische Modellierung der generierten komplexen multifaktoriellen Datenmatrix erm{\"o}glichte die {\"U}bersetzung in eine Biomaterialbewertung. Dieses entwickelte Testverfahren eignete sich einerseits zur Validierung von in vitro Testbedingungen sowie andererseits zur Bewertung von Biomaterialien. Dar{\"u}ber hinaus konnte in einem dreidimensionalen Fremdk{\"o}rpermodell die komplexe dreidimensionale Struktur der extrazellul{\"a}ren Matrix in einer Wunde durch die Kombination unterschiedlicher Zell- und Matrixkomponenten biomimetisch nachgebaut werden. Diese neuartigen dreidimensionalen Fremdk{\"o}rpermodelle erm{\"o}glichten die Testung von Biomaterialien {\"u}ber l{\"a}ngere Testphasen und k{\"o}nnen in anschließenden Studien angewandt werden, um dynamische Prozesse zu untersuchen. Zusammenfassend konnten in dieser Arbeit drei unterschiedliche Teststrategien entwickelt werden, die (I) die Bewertung von Teilprozessen erm{\"o}glichen, (II) die Identifizierung verl{\"a}sslicher Testbedingungen unterst{\"u}tzen und (III) biomimetisch ein Wundgewebe abbilden. Wesentlich ist, dass biomimetisch ein dreidimensionales Gewebemodell entwickelt werden konnte, das eine verl{\"a}ssliche Unterscheidungskapazit{\"a}t zwischen Biomaterialien aufweist.},
  subject      = {Biomaterial},
  language  = {de}
}