@phdthesis{vonderAssengebWeiss2021,
  author    = {von der Assen [geb. Weiß], Katrin Barbara},
  title     = {Markierung von humanen mesenchymalen Stammzellen mit f{\"u}r die Magnet-Partikel-Spektroskopie geeigneten Eisenoxidnanopartikeln, Untersuchung des Zellverhaltens in dreidimensionaler Umgebung und nicht-invasive Analyse mittels Raman-Spektroskopie},
  doi       = {10.25972/OPUS-21909},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219095},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Stem cell research has already been challenged for years by the question how to design tissues or even whole organs in vitro. Human mesenchymal stem cells (hMSC) seem to be very promising for this task as they can be extracted in many cases directly from the recipient. Thus potential graft rejections are avoided. For further research on the behaviour of stem cells in vivo it is essential to be able to track them non-invasively. This is for example possible by Magnetic Particle Imaging (MPI). For this purpose stem cells have to be labelled with a suitable substance, for example with superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION). Presently there are no SPION approved by FDA or EMA that are able to enter hMSC without transfection agent (TA). Therefore the aim of this dissertation was to identify at least one SPION that possesses an optimal interaction with hMSC and can be tracked by MPI as well as by Raman-Spectroscopy. Furthermore the identified SPION should be detectable for a longer period of time and should not have any influence on hMSC. This dissertation was performed within the framework of the EU-wide `IDEA-project´. hMSC have been labelled with the iron oxide nanoparticles M4E, M4F, M4F2 and M3A-PDL in varying concentrations. For M3A-PDL and M4E examinations were done with concentrations of 0.5 mg/ml in standard cell culture as well as in a three-dimensional environment on a matrix of small intestinal submucosae (SIS-ser). Furthermore chondrogenic differentiation of M4E labelled hMSC was examined. Additionally Magnetic Particle Spectroscopy (MPS) and Raman-Spectroscopy were used as non-invasive detection systems. Histologically SPION uptake was proven by Prussian blue staining. Cell viability and proliferation were examined by Trypan blue staining and Ki67 antibody staining. In order to prove that also labelled cells proliferate, a special staining protocol combining Prussian blue and immunohistochemical stainings was established. The success of chondrogenic differentiation was histologically verified by Alcian blue staining, Aggrecan and Collagen II antibody staining. It could be demonstrated, that M4E has a very good cell-particle interaction when used for labelling hMSC. In contrast to M3A, which is only taken up into hMSC when covered by a TA, M4E can be used without TA. Both particles do not influence cell viability or proliferation. M4F and M4F2 are not suitable to lable hMSC. SPION could be detected at least for four weeks after labelling in a three-dimensional environment which is significantly longer than the maximum detection time of two weeks in cell culture. Chondrogenic differentiation is influenced by cell labelling with 0.5 mg/ml M4E. M3A-PDL can be detected by MPS. Raman-Spectroscopy is suitable to differentiate between M3A-PDL labelled and unlabelled hMSC. This dissertation has been able to identify an iron oxide nanoparticle with an excellent cell-particle interaction that allows intense cell labelling without TA and can be detected by MPS. In further studies at the institute it could already be shown that Raman-Spectroscopy can differentiate also between M4E labelled and unlabelled cells. However, chondrogenic differentiation of hMSC was inhibited in this dissertation. In literature several authors came to the conclusion that there is a dose-dependent inhibition of differentiation. Therefore further experiments are necessary to find out whether inhibition of differentiation might be less immanent when using smaller SPION concentrations. Additionally it should be evaluated if smaller SPION concentrations remain detectable by MPS for several weeks. Finally further studies should be done in testing systems that are more similar to the situation in vivo. Such systems are for example the dynamic environment of a BioVaSc-TERM®. This is important to make better predictions of the behaviour of labelled hMSC in vivo.},
  subject      = {Stammzellforschung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lennartz2018,
  author    = {Lennartz, Simon},
  title     = {Tissue Engineering der menschlichen Speicheldr{\"u}se unter Verwendung von Epithel- und mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen auf einer Matrix aus dezellularisiertem Schweinedarm},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-164116},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Eine ausgepr{\"a}gte Mundtrockenheit, Xerostomie, entsteht h{\"a}ufig durch eine irreversible Funktionseinschr{\"a}nkung der Speicheldr{\"u}sen. Diese ist unter anderem durch die Einnahme bestimmter Medikamente, Autoimmunerkrankungen, fortgeschrittenes Alter oder die Bestrahlungstherapie von Tumoren der Kopf-Hals-Region bedingt, wobei letztere eine der h{\"a}ufigsten Ursachen darstellt. Konsequenzen der eingeschr{\"a}nkten Dr{\"u}senfunktion sind herabgesetzte Speichelflussraten, eine Reduktion des Mund-pH-Werts, eine ver{\"a}nderte Elektrolyt- und Immunglobulin-Zusammensetzung des Speichels und somit eine Verringerung des Infektionsschutzes. Die resultierenden Komplikationen erstrecken sich von Karies und rezidivierenden Infektionen bis hin zu Pilzbesiedelungen der Mundschleimhaut. Diese schr{\"a}nken die Lebensqualit{\"a}t der Patienten stark ein und f{\"u}hren h{\"a}ufig zu Therapieunterbrechungen. Fast die H{\"a}lfte der Patienten leidet unter Depressionen oder psychischen Belastungszust{\"a}nden. Es gibt wenige Therapieans{\"a}tze zur Behandlung der postradiogenen Xerostomie: Pilocarpin erh{\"o}ht zwar die Speichelflussraten, hat jedoch keinen signifikanten Effekt auf die Lebensqualit{\"a}t. Die operative Translokation der Glandula submandibularis hat den Weg in die klinische Routine noch nicht gefunden, w{\"a}hrend die intensit{\"a}tsmodulierte Bestrahlung (IMRT) nicht f{\"u}r jeden Patienten geeignet ist; beide zeigen jedoch einen positiven Effekt auf die Lebensqualit{\"a}t. Gentechnische und stammzellbasierte Ans{\"a}tze zur Regeneration des Dr{\"u}sengewebes befinden sich im Experimentalstadium. Somit ergibt sich ein dringender Bedarf an innovativen Optionen zur Behandlung der postradiogenen Xerostomie. Das Tissue Engineering, die Erstellung einer k{\"u}nstlichen Speicheldr{\"u}se aus k{\"o}rpereigenen Zellen, b{\"o}te hier ein potentielles Behandlungskonzept. Diese Studie soll deshalb untersuchen, ob humane Speicheldr{\"u}senepithelzellen (hSEZ) auf einer Matrix aus dezellularisiertem, porzinem Jejunum, der sogenannten Small intestinal submucosa + mucosa (SIS-muc), kultiviert werden k{\"o}nnen. K{\"o}nnen die Zellen innerhalb der Wachstumsperiode wichtige physiologische Differenzierungsmarker beibehalten? Kann die Produktion von α-Amylase, einem der wichtigsten Enzyme des menschlichen Speichels, erhalten werden? Welchen Einfluss hat die Kokultur mit mikrovaskul{\"a}ren Endothelzellen (mvEZ)? Und zuletzt: Ist dezellularisierter Schweinedarm eine potentiell geeignete Matrix f{\"u}r das Tissue Engineering der menschlichen Speicheldr{\"u}se? Zun{\"a}chst erfolgte die Entnahme von humanem Speicheldr{\"u}sengewebe, woraus hSEZ isoliert wurden. Diese wurden dann sowohl in Mono- als auch in Kokultur mit mvEZ auf die SIS-muc aufgebracht und auf dieser kultiviert. Die SIS-muc wurde aus kurzen Schweinedarm-Segmenten gewonnen, die in einem mehrstufigen Verfahren dezellularisiert wurden. Die besiedelte SIS-muc wurde mittels konventioneller sowie Immunfluoreszenzf{\"a}rbungen, Raster- und Transmissionsektronenmikroskopie (REM/TEM) sowie quantitativer Polymerasekettenreaktion (qPCR) untersucht, dar{\"u}ber hinaus erfolgte die Messung der α-Amylase-Enzymaktivit{\"a}t. Histologisch sowie in der REM zeigte sich sowohl in der Mono- als auch in der Kokultur eine konfluente Besiedelung der SIS-muc mit hSEZ. In der Kokultur formten mvEZ einen Monolayer auf der serosalen Matrixseite. Bei der Charakterisierung der hSEZ zeigte sich in den Immunfluoreszenzaufnahmen eine starke Auspr{\"a}gung von Zytokeratin, α-Amylase und Aquaporin-5 und eine moderate Auspr{\"a}gung von Claudin-1. Bei der Untersuchung der Funktion der α-Amylase konnte in der Kokultur von hSEZ mit mvEZ eine im Gegensatz zur Mono- und 2D-Kultur signifikant erh{\"o}hte Enzymaktivit{\"a}t der α-Amylase nachgewiesen werden. In der qPCR-Analyse der α-Amylase-Genexpression war die 3D-Kultur der 2D-Kultur {\"u}berlegen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Kultur von hSEZ auf der SIS-muc m{\"o}glich ist. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Zellen in 3D-Kultur spezifische Differenzierungsmerkmale beibehalten, die in der 2D-Kultur teils verloren gehen und dass hSEZ in Kokultur mit mvEZ eine gegen{\"u}ber der Monokultur signifikant erh{\"o}hte Produktion von α-Amylase aufweisen. Diese Arbeit liefert die Datengrundlage f{\"u}r zuk{\"u}nftige Studien im dynamischen Bioreaktor-Modell (BioVaSc), die auf dem Weg zur klinischen Translation notwendig sind. Somit stellt sie einen wichtigen Schritt in Richtung einer auf Tissue Engineering basierten Therapie der belastenden Xerostomie dar.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {de}
}