@article{MollReboredoSchwarzetal.2013,
  author    = {Moll, Corinna and Reboredo, Jenny and Schwarz, Thomas and Appelt, Antje and Sch{\"u}rlein, Sebastian and Walles, Heike and Nietzer, Sarah},
  title     = {Tissue Engineering of a Human 3D in vitro Tumor Test System},
  series = {Journal of Visualized Experiments},
  volume    = {78},
  journal   = {Journal of Visualized Experiments},
  number    = {e50460},
  doi       = {10.3791/50460},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-132277},
  year      = {2013},
  abstract  = {Cancer is one of the leading causes of death worldwide. Current therapeutic strategies are predominantly developed in 2D culture systems, which inadequately reflect physiological conditions in vivo. Biological 3D matrices provide cells an environment in which cells can self-organize, allowing the study of tissue organization and cell differentiation. Such scaffolds can be seeded with a mixture of different cell types to study direct 3D cell-cell-interactions. To mimic the 3D complexity of cancer tumors, our group has developed a 3D in vitro tumor test system. Our 3D tissue test system models the in vivo situation of malignant peripheral nerve sheath tumors (MPNSTs), which we established with our decellularized porcine jejunal segment derived biological vascularized scaffold (BioVaSc). In our model, we reseeded a modified BioVaSc matrix with primary fibroblasts, microvascular endothelial cells (mvECs) and the S462 tumor cell line For static culture, the vascular structure of the BioVaSc is removed and the remaining scaffold is cut open on one side (Small Intestinal Submucosa SIS-Muc). The resulting matrix is then fixed between two metal rings (cell crowns). Another option is to culture the cell-seeded SIS-Muc in a flow bioreactor system that exposes the cells to shear stress. Here, the bioreactor is connected to a peristaltic pump in a self-constructed incubator. A computer regulates the arterial oxygen and nutrient supply via parameters such as blood pressure, temperature, and flow rate. This setup allows for a dynamic culture with either pressure-regulated pulsatile or constant flow. In this study, we could successfully establish both a static and dynamic 3D culture system for MPNSTs. The ability to model cancer tumors in a more natural 3D environment will enable the discovery, testing, and validation of future pharmaceuticals in a human-like model.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schuerlein2016,
  author    = {Sch{\"u}rlein, Sebastian},
  title     = {Entwicklung von Technologien zur Optimierung von Tissue Engineering Prozessen am Beispiel der Herstellung von kardialem Gewebe},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142432},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Kardiovaskul{\"a}re Erkrankungen, wie beispielsweise der Herzinfarkt, sind die h{\"a}ufigste Todesursache weltweit. Bei einem Herzinfarkt sterben Areale des Herzens aufgrund einer Unterversorgung mit Blut ab. Da das Herzmuskelgewebe ein sogenanntes terminal differenziertes Gewebe ist, kommt es zu keiner Regeneration des Gewebes, mit der Folge einer Herzinsuffizienz beziehungsweise dem Tod des Patienten. Eine alternative Behandlungsm{\"o}glichkeit zu einer Herztransplantation stellt das Tissue Engineering dar. Mit Hilfe des Tissue Engineerings k{\"o}nnen dreidimensionale Gewebe aufgebaut und kultiviert werden, um auf diese Weise ein funktionelles Gewebe zu erhalten, durch welches das abgestorbene Gewebeareal des Herzens zuk{\"u}nftig auch ersetzt werden k{\"o}nnte. In der vorliegenden Arbeit wurden notwendige Technologien f{\"u}r den Aufbau von Geweben entwickelt sowie erste Versuche f{\"u}r die Erzeugung eines funktionellen Herzmuskelgewebes durchgef{\"u}hrt. Beim Aufbau von dreidimensionalen Geweben finden Tr{\"a}gerstrukturen Anwendung, die mit Zellen besiedelt werden. Solche Tr{\"a}gerstrukturen k{\"o}nnen aus biologischen oder synthetischen Polymeren hergestellt sein oder aus der extrazellul{\"a}ren Matrix eines dezellularisierten Gewebes bestehen. F{\"u}r eine standardisierte Dezellularisierung von Geweben wurde eine computergesteuerte Pumpeneinheit, f{\"u}r die Herstellung von Nanofaserscaffolds eine Elektrospinninganlage entwickelt. Mit Hilfe der Dezellularisierungseinheit k{\"o}nnen komplexe Organe, wie ein Herz im Ganzen, reproduzierbar dezellularisiert werden. Untersuchungen der mittels Elektrospinning hergestellten Nanofaserscaffolds, welche als Alternative zu der dezellularisierten, nat{\"u}rlichen Matrix eingesetzt werden k{\"o}nnen, zeigten bei allen hergestellten Zusammensetzungen eine Orientierung der Zellen entlang der Fasern. Die Kultivierung von Zellmatrixkonstrukten erfolgt im Tissue Engineering h{\"a}ufig unter dynamischen Bedingungen. Hierf{\"u}r wurde ein mobiler Stand Alone Inkubator mit der erforderlichen Peripherie f{\"u}r eine Kultur unter Perfusion des Gewebes entwickelt. Als Weiterentwicklung des Stand Alone Inkubators ist eine modulare Bioreaktorplattform, bestehend aus W{\"a}rmetauscher, Beutelpumpe und Gasaustauscher, aufgebaut worden. In dieses System kann {\"u}ber Standard Anschl{\"u}sse jegliche Art von Bioreaktor in das System eingebunden werden. Durch die Kompaktheit des Systems ist es m{\"o}glich mehrere Ans{\"a}tze parallel auf engem Raum durchzuf{\"u}hren. Die Funktion der Plattform, wurde in der vorliegenden Arbeit durch die Gewebekultur einer nativen porzinen Karotis nachgewiesen. F{\"u}r den Aufbau des kardialen Gewebes dient die small intestinal submucosa ohne Serosa (SISser) als Tr{\"a}gerstruktur. Der Aufbau des Gewebekonstrukts erfolgte in verschiedenen Ans{\"a}tzen unter Einsatz verschiedener Zellarten. Native, aus Herzbiopsien generierte Cardiosphere derived cells (CDCs) verteilten sich gleichm{\"a}ßige {\"u}ber die Oberfl{\"a}che der Matrix, jedoch konnten immunhistologisch keine spezifischen kardialen Marker bei den artifiziellen Geweben nachgewiesen werden. Zellmatrixkonstrukte aus einer Mono Kultur von Kardiomyozyten, differenziert aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS Zellen) sowie einer Co Kultur dieser Kardiomyozyten mit mesenchymalen Stammzellen und Zellen aus einer Herzbiopsie zeigten nach wenigen Tagen in Kultur ein kontraktiles Verhalten. Immunhistologische F{\"a}rbungen der beiden Gewebe best{\"a}tigten die Expression der spezifischen kardialen Marker, wie beispielsweise kardiales Troponin T, kardiales Troponin C und alpha Actinin. Die Kardiomyozyten der Mono Kultur sind jedoch nicht {\"u}ber die gesamte Matrixoberfl{\"a}che verteilt, sondern bilden Aggregate. Bei der Co Kultur kann eine gleichm{\"a}ßige Verteilung der Zellen auf der Matrix beobachtet werden. Der vielversprechendste Ansatz f{\"u}r den Aufbau eines Herzmuskelgewebes, welches als Implantat oder Testsystem eingesetzt werden kann, bildet nach den in dieser Arbeit erzielten Ergebnissen, ein Konstrukt aus der SISser und der Co Kultur der Zellen. Allerdings muss die Zusammensetzung der Co Kultur sowie das Verh{\"a}ltnis der Zellzahlen optimiert werden.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {de}
}
@article{AlHejailanWeigelSchuerleinetal.2022,
  author    = {Al-Hejailan, Reem and Weigel, Tobias and Sch{\"u}rlein, Sebastian and Berger, Constantin and Al-Mohanna, Futwan and Hansmann, Jan},
  title     = {Decellularization of full heart — optimizing the classical sodium-dodecyl-sulfate-based decellularization protocol},
  series = {Bioengineering},
  volume    = {9},
  journal   = {Bioengineering},
  number    = {4},
  issn      = {2306-5354},
  doi       = {10.3390/bioengineering9040147},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-270781},
  year      = {2022},
  abstract  = {Compared to cell therapy, where cells are injected into a defect region, the treatment of heart infarction with cells seeded in a vascularized scaffold bears advantages, such as an immediate nutrient supply or a controllable and persistent localization of cells. For this purpose, decellularized native tissues are a preferable choice as they provide an in vivo-like microenvironment. However, the quality of such scaffolds strongly depends on the decellularization process. Therefore, two protocols based on sodium dodecyl sulfate or sodium deoxycholate were tailored and optimized for the decellularization of a porcine heart. The obtained scaffolds were tested for their applicability to generate vascularized cardiac patches. Decellularization with sodium dodecyl sulfate was found to be more suitable and resulted in scaffolds with a low amount of DNA, a highly preserved extracellular matrix composition, and structure shown by GAG quantification and immunohistochemistry. After seeding human endothelial cells into the vasculature, a coagulation assay demonstrated the functionality of the endothelial cells to minimize the clotting of blood. Human-induced pluripotent-stem-cell-derived cardiomyocytes in co-culture with fibroblasts and mesenchymal stem cells transferred the scaffold into a vascularized cardiac patch spontaneously contracting with a frequency of 25.61 ± 5.99 beats/min for over 16 weeks. The customized decellularization protocol based on sodium dodecyl sulfate renders a step towards a preclinical evaluation of the scaffolds.},
  language  = {en}
}
@article{WeigelSchmitzPfisteretal.2018,
  author    = {Weigel, Tobias and Schmitz, Tobias and Pfister, Tobias and Gaetzner, Sabine and Jannasch, Maren and Al-Hijailan, Reem and Sch{\"u}rlein, Sebastian and Suliman, Salwa and Mustafa, Kamal and Hansmann, Jan},
  title     = {A three-dimensional hybrid pacemaker electrode seamlessly integrates into engineered, functional human cardiac tissue in vitro},
  series = {Scientific Reports},
  volume    = {8},
  journal   = {Scientific Reports},
  number    = {14545},
  doi       = {10.1038/s41598-018-32790-8},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177368},
  year      = {2018},
  abstract  = {Pacemaker systems are an essential tool for the treatment of cardiovascular diseases. However, the immune system's natural response to a foreign body results in the encapsulation of a pacemaker electrode and an impaired energy efficiency by increasing the excitation threshold. The integration of the electrode into the tissue is affected by implant properties such as size, mechanical flexibility, shape, and dimensionality. Three-dimensional, tissue-like electrode scaffolds render an alternative to currently used planar metal electrodes. Based on a modified electrospinning process and a high temperature treatment, a conductive, porous fiber scaffold was fabricated. The electrical and immunological properties of this 3D electrode were compared to 2D TiN electrodes. An increased surface of the fiber electrode compared to the planar 2D electrode, showed an enhanced electrical performance. Moreover, the migration of cells into the 3D construct was observed and a lower inflammatory response was induced. After early and late in vivo host response evaluation subcutaneously, the 3D fiber scaffold showed no adverse foreign body response. By embedding the 3D fiber scaffold in human cardiomyocytes, a tissue-electrode hybrid was generated that facilitates a high regenerative capacity and a low risk of fibrosis. This hybrid was implanted onto a spontaneously beating, tissue-engineered human cardiac patch to investigate if a seamless electronic-tissue interface is generated. The fusion of this hybrid electrode with a cardiac patch resulted in a mechanical stable and electrical excitable unit. Thereby, the feasibility of a seamless tissue-electrode interface was proven.},
  language  = {en}
}