@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}
}