TY  - THES
A1  - Belka, Janina
T1  - Biomaterialien auf der Basis von Terpyridin-koordinierten Metallionen
T1  - Biomaterials based on terpyridine-coordinated metal ions
N2  - In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss von Metallkomplexverbindungen auf der Basis von monotopen und ditopen Terpyridin-Liganden auf Zellen behandelt. Es können mehrere Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie MEPE als kontrollierte Freisetzungssysteme für Zel-lanwendungen eingesetzt werden können. Es werden 2D-Beschichtungen, 3D-Knochenzemente und Terpyridin funktionalisierte Alginate hergestellt. Es ist möglich, definier-te, homogene Fe-MEPE Schichten auf Borosilikatglas mithilfe der Layer by Layer Technik und mittels Tauschbeschichtung abzuscheiden. Um die Oberfläche und somit die Freisetzung von Metallionen zu erhöhen, werden zusätzlich poröse SiO2-Schichten hergestellt, welche mit Fe-MEPE infiltriert werden. Um die Anwendbarkeit von Metallkomplexverbindungen auf der Basis von monotopen und ditopen Terpyridin-Liganden als Knochenersatzmaterial zu testen werden Hydroxylapatit Knochenzemente synthetisiert. Ziel ist eine retardierende Freisetzung der Metallionen ohne Burst Effekt und ohne den Verlust der Druckstabilitäten der HA Zemen-te. Die Funktionalisierung von Alginat mit 1-Amino-5-(2,2ʹ:6ʹ,2ʹʹ-terpyrid-4ʹ-yl-oxy)pentan resultiert in Hydrogelen, welche ein anderes Gelierverhalten als das unfunktionalisierte Alginat zeigen. Zudem ist es möglich mit Fe(II)- /Ca(II)-Salzmischungen Hydrogele auszubilden. Die funktionalisierten Alginate sind zudem bioaktiv.
Zum grundlegenden Verständnis der MEPE Zell Wechselwirkung werden zunächst Zytotoxo-zitätsuntersuchungen mittels WST-1 Test von L929 und C2C12-Zellen mit wässrigen M(II)MEPE Lösungen (Metallionen M= Fe(II), Co(II), Ni(II), Zn(II)) in einem Konzentrationsbe-reich von 1,56x10-11 bis 1,6x10-5 mol L-1 durchgeführt. Fe-MEPE zeigt im betrachteten Kon-zentrationsbereich keine zytotoxischen Eigenschaften auf die eingesetzte Fibroblastenzelllinie. Bei Konzentrationen über 1x10-6 mol L-1 Fe-MEPE sinkt die Mitochondrienaktivität der C2C12-Zellen auf 40%. Dagegen wirken Co- und Zn-MEPE ab einer Konzentration von 1x10-7 mol L-1 stark zytotoxisch auf L929 und C2C12-Zellen. 
Um selektiv die Differenzierung von C2C12, MG63, humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSCs) und humanen Endothelzellen anzuregen, werden die Zellen auf den hergestellten 2D Beschichtungen ausgesät. Es kann gezeigt werden, dass Fe-MEPE die Proliferation zu-gunsten der Stoffwechselaktivität von C2C12, MG63-Zellen und hMSCs hemmt. Bei weiterer Betrachtung der spezifischen myogenen Differenzierungsmarker der C2C12-Zellen bzw. der spezifischen Gene der osteogenen Differenzierung (Osteocalcin und ALP) mithilfe qRT-PCR können erhebliche Stimulierungen auf der mRNA Basis detektiert werden. Auch auf 

enzymatischer Ebene zeigen Fe-MEPE modifizierte Oberflächen einen stimulierenden Effekt auf die Aktivität der alkalischen Phosphatase der MG63 Zelllinie und humaner mesenchyma-ler Stammzellen.
Somit kann eine Stimulierung der myogenen Differenzierung von C2C12-Zellen, sowie oste-ogenen Differenzierung von MG63-Zellen und hMSCs mittels Fe-MEPE beschichteten Ober-flächen innerhalb von drei Tagen nachgewiesen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Fe-MEPE funktionalisierte Oberflächen als innovative Scaffolds für die Behandlung von Kno-chendefekten eingesetzt werden können.
N2  - In this thesis the influence of metal complexes based on monotopic and ditopic terpyridine ligands on cells is discussed. There are several ways MEPE can be used as a controlled re-lease system for cell applications. 2D planar and porous coatings, 3D bone cements and ter-pyridine functionalised alginates are produced. It is possible to deposit defined, homogeneous Fe-MEPE layers on borosilicate glass using the layer by layer technique and by dip coating. In order to increase the surface and thus the release of metal ions, porous SiO2 layers are addi-tionally produced, which are infiltrated with Fe-MEPE. To test the applicability of monosubsti-tuted and ditopic terpyridine ligand metal complexes as bone substitutes, hydroxyapatite bone cements are synthesized. The intent is to release the metal ions without a burst effect and without losing the pressure stability of the HA cements. 
The functionalization of alginate with 1-amino-5-(2,2'-6',2'-terpyrid-4'-yl-oxy) pentane results in hydrogels which exhibit a different gelling behavior than the unfunctionalised alginate. It is possible to form hydrogels with aqueous Fe (II) / Ca (II) salt mixtures. The functionalized algi-nates are bioactive.
To gain a basic understanding of the MEPE cell interaction, cytotoxicity studies are first per-formed by WST-1 assay of L929 and C2C12 cells with aqueous M (II) MEPE solutions (metal ions M = Fe (II), Co (II), Ni (II), Zn (II)) in a concentration range of 1.56 × 10 -11 to 1.6 × 10 -5 mole L-1. In the concentration range Fe-MEPE shows no cytotoxic properties on the fibroblast cell line. At concentrations above 1x10-6 mol L-1 Fe-MEPE the mitochondrial activity of C2C12 cells decreases to 40%. In contrast, Co and Zn MEPEs have a strong cytotoxic effect on L929 and C2C12 cells at a concentration of 1x10-7 mol L-1. C2C12, MG63, human mes-enchymal stem cells (hMSCs) and human endothelial cells are seeded on the prepared Fe-MEPE 2D coatings to selectively stimulate the differentiation. It can be shown that Fe-MEPE inhibits the proliferation in favor of the metabolic activity of C2C12, MG63 cells and hMSCs. Further consideration of the specific myogenic differentiation markers of the C2C12 cells or the specific genes of osteogenic differentiation (osteocalcin and ALP) by means of qRT-PCR, significant mRNA-based stimuli can be detected. Likewise on the enzymatic level, the Fe-MEPE modified surfaces have a stimulating effect on the alkaline phosphatase activity of the MG63 cell line and human mesenchymal stem cells. During 3 days Fe-MEPE stimulates my-ogenic differentiation of C2C12 cells as well as osteogenic differentiation of MG63 cells and hMSCs. Thus, the results indicate that Fe-MEPE functionalized surfaces may serve as inno-vative scaffold for the treatment of bone defects.
KW  - Biologisches Material
KW  - Terpyridin <2,2':6',2''->
KW  - Terpyridinderivate <2,2':6',2''->
KW  - Knochen
KW  - Biomaterial
KW  - Terpyridin
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-210659
ER  - 
TY  - THES
A1  - Benisch, Peggy
T1  - Molekulare Analysen zur Knochenregeneration im Alter und bei Osteoporose
T1  - Molecular analysis of bone regeneration in aging and osteoporosis
N2  - Mesenchymale Stammzellen (MSC) stellen die Grundlage der Knochenformation dar, indem sie als multipotente Zellen in viele, für die Knochenhomöostase benötigte Zelltypen differenzieren können, wie z.B. Osteoblasten. Während der Alterung des Menschen kommt es zu einem Ungleichgewicht zwischen Knochenaufbau und Knochenabbau, resultierend in einer verringerten Knochenmasse. Noch ist unklar, ob MSC an dem verminderten Knochenaufbau direkt beteiligt sind, indem sie z.B.im Laufe der Zeit Funktionsstörungen akkumulieren oder in die Seneszenz eintreten, und somit nicht mehr als Stammzellpool für die Osteoblastendifferenzierung zur Verfügung stehen. In der vorliegenden Arbeit wurde das Genexpressionsmuster gealterter Zellen mittels Mikroarray-Analysen untersucht, um die Alters-bedingten Veränderungen detektieren zu können. Hierfür wurde ein in-vitro-Alterungsmodell von humanen MSC (hMSC) etabliert, um die seneszenten Zellen mit hMSC früher Kultivierungspassagen zu vergleichen. Auch Zellen aus Spendern hohen Alters wurden untersucht, um einen Vergleich zwischen ex-vivo- und in-vitro-gealterten hMSC anstellen zu können. Da Osteoporose eine polygenetische Erkrankung des gealterten Knochens darstellt, wurden auch mit hMSC aus Osteoporose-Patienten Genexpressionsanalysen durchgeführt. Die Mikroarray-Analysen und anschließende systembiologische Auswertung zeigten, dass in-vitro-gealterte, seneszente hMSC starke Veränderungen im Transkriptom aufweisen, die auf Defizite in der Proliferation, Differenzierungskapazität und Migration schließen lassen. Neben bekannten Markern für replikative Seneszenz konnten in hMSC auch neue detektiert werden, wie z.B. HELLS, POU5F1 (OCT4) und FGFR2, deren Expression mit der Seneszenz abnimmt, oder CDH1 und PSG5, deren Expression zunimmt. Gene für Akute-Phase-SAA wurden stark erhöht exprimiert vorgefunden. Bei der funktionellen Charakterisierung konnte jedoch gezeigt werden, dass SAA1 und SAA1 durch Stress induziert werden, der der Seneszenz vorausgeht, und dass sie die Mineralisierung bei der osteogenen Differenzierung von hMSC fördern. Akute-Phase-SAA könnten somit eine Verbindung zwischen Alterung bzw. Inflammation und extra-skelettaler Verkalkung darstellen, die im Alter häufig auftritt, z.B. in Form von Arteriosklerose. In-vivo-gealterte hMSC wiesen ebenfalls Defizite im Expressionsmuster von Proliferations- und Migrations- relevanten Genen auf. Des Weiteren konnten nur wenige Gemeinsamkeiten zwischen in-vivo-gealterten hMSC und in-vitro-gealterten hMSC festgestellt werden. Dies lässt vermuten, dass die in-vivo-Alterung nicht zwangsläufig zu seneszenten Stammzellen führt, da Alterung eines Organismus ein multizellulärer Prozess ist, der durch viele Faktoren beeinflusst wird, wie z.B. Akkumulation von Mutationen und Krebsabwehr. Auch osteoporotische hMSC wiesen Veränderungen im Genexpressionsmuster auf, die mit den Daten zur in-vivo-Alterung verglichen wurden, um die rein Alters-assoziierten Änderungen herausfiltern zu können. Die übrig gebliebenen Gene repräsentierten Veränderungen allein aufgrund der Krankheit. Osteoporose bewirkte somit distinkte Genexpressions-änderungen in hMSC, die auf Förderung der Osteoklastogenese und Defizite in Proliferation, Migration und Differenzierungskapazität schließen lassen. Es konnten vielversprechende Kandidaten-gene für osteoporotische hMSC gefunden werden. Die prämature Expression des WNT-Inhibitors SOST (Sclerostin) und die Überexpression des BMP-Signalweg-Inhibitors MAB21L2 deuten auf eine Autoinhibition der Stammzellen hin, die letztlich die gestörte Knochenformation bei Alters-assoziierter Osteoporose begründen könnte. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass intrinsische Defizite von Stammzellen an der Pathophysiologie von Alterung und Osteoporose beteiligt sind. Sie eröffnet tiefgreifende Einblicke in die systembiologischen Veränderungen in Stammzellen aufgrund von Alterung oder Osteoporose, und setzt somit einen soliden Grundstein für weiterführende Analysen.
N2  - Mesenchymal stem cells (MSC) represent the basis of bone formation, because as multipotent cells they can differentiate into many cell types important for bone homeostasis, e.g. osteoblasts. During aging an imbalance between bone formation and bone resorption occurs, which results in reduced bone mass. It is still unclear whether MSC biology is directly involved in reduced bone formation, e.g. by accumulating malfunctions in aged organisms or by entering replicative senscence. Thereby they would no longer function as a regenerative source for osteogenesis. In this study, the gene expression pattern of aged human MSC (hMSC) was analyzed by microarray hybridizations to determine aging-associated changes in those cells. Therefore, a model for in vitro aging was established and the gene expression pattern of senescent hMSC was compared with the pattern of hMSC in early passages. Moreover, cells isolated from patients of old age were analyzed to perform a comparison between ex-vivo and in vivo aging. Human MSC of patients diagnosed with osteoporosis were also examined because osteoporosis is a polygenetic disease of aged bone. Systems biology based interpretation of the microarray data revealed changes on the mRNA level in in vitro aged hMSC that indicate deficits in proliferation, differentiation capacity and migration. Additionally to known markers of replicative senescence in hMSC, new markers were detected, e.g. reduced expression of HELLS, POU5F1 (OCT4), and FGFR2, as well as higher expression of CDH1 and PSG5. Furthermore, genes for acute phase SAA proteins showed extremely high expression in senescent hMSC. Functional characterization of SAA1 and SAA2 revealed that the expression is rather a consequence of stress that precedes senescence than of replicative senescence itself. SAA also increases mineralization of osteogenic differentiated hMSC and could therefore be involved in age- or inflammation-associated extraskeletal calcification, e.g. arteriosclerosis. In vivo aged hMSC also showed deficiency in proliferation and migration on mRNA level. Furthermore on the gene expression level, in vivo aged and in vitro aged hMSC shared only few similarities. Those findings suggest that in vivo aging does not necessarily results in senescent stem cells, because the aging of an organism is a multicellular process, which is influenced by many other factors, e.g. accumulation of mutations and tumor defense. Osteoporotic hMSC also showed changes in their gene expression pattern. By comparing those data with the results of hMSC from age-matched patients, age-associated changes could be eliminated. All remaining genes with differential expression represented osteoporosis-related changes that indicated deficiencies in proliferation, migration and differentiation capacity. There were hints for enhancement of osteoclastogenesis by osteoporotic hMSC and promising candidates for osteoporosis with respect to inhibition of osteogenesis were detected. SOST (sclerostin) acts as an inhibitor for WNT signaling and MAB21L2 as an inhibitor for BMP signaling. Both genes were expressed to a higher extent in osteoporotic hMSC, which indicates autoinhibition of the stem cells and could lead to the reduced bone formation in osteoporosis. In summary, this study indicates that intrinsic alterations in stem cell biology are involved in the pathophysiology of aging and osteoporosis. It opens up profound insights into changes in systems biology of hMSC due to aging or osteoporosis which provide a broad basis for further analyses.
KW  - Osteoporose
KW  - Mesenchymzelle
KW  - Stammzelle
KW  - Altern
KW  - Mesenchymale
KW  - Knochen
KW  - Alterung
KW  - Microarray
KW  - mesenchymal stem cells
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-64701
ER  - 
TY  - THES
A1  - Goehtz, Florian
T1  - DNA-analytische Identifizierung unter Verwendung von frischem und gelagertem Skelettmaterial
T1  - Identification of fresh and ancient bone by DNA-analysis
N2  - Der DNA-analytischen Untersuchung von frischem und gelagertem Skelettmaterial kommt bei der Identifikation unbekannter Toter zunehmende Bedeutung zu, insbesondere in Fällen, in denen nur Skelettüberreste einer DNA-Analyse zur Verfügung stehen. Zur Aufklärung der praktischen Durchführbarkeit von Knochen-DNA-Typisierungen im rechtmedizinischen Laboralltag wurden 21 Knochenproben unterschiedlicher Liegezeit analysiert. 14 Knochenproben stammten aus Sektionsgut (Liegezeit von einer Stunde bis 41 Wochen), 7 Proben aus Skelett- bzw. Knochenfunden (geschätzte Liegezeit zwischen 10 und über 200 Jahren). Die DNA-Extraktion wurde mittels reversibler DNA-Bindung an einer Silica-Membran durchgeführt. Die Typisierung erfolgte im Rahmen eines Multiplex-PCR-Ansatzes unter Amplifizierung von neun STR-Loci und dem Amelogenin-Locus. Zusätzlich wurden drei besonders kurze, sog. vs-STRs bestimmt und exemplarisch für zwei Proben Bereiche des mt-Genoms sequenziert. Bei der Multiplex-Analyse ließ sich für 13 der 14 aus Sektionsgut gewonnenen Proben (93 %) ein komplettes, reproduzierbares Allelprofil gewinnen, an einer der Proben konnte nur eine molekulare Geschlechtszuordnung durchgeführt werden. Ebenso konnten alle drei vs-STR-Loci für 13 der 14 Proben reproduzierbar bestimmt werden; eine Probe war in einem der drei vs-STR-Loci typisierbar. Die sieben Proben aus Skelett- bzw. Knochenfunden waren bei der Multiplex-Analyse nicht reproduzierbar typisierbar, die Bestimmung der vs-STR-Loci führte im Fall der ältesten Probe zur Typisierung eines der drei Loci (TPOXvs). Bei zwei Proben, welche im Rahmen der nukleären DNA-Analyse kein reproduzierbares Ergebnis gebracht hatten, erfolgte die mt-DNA-Sequenzierung eines jeweils 234, bzw. 194 Nukleotide langen Segmentes der HV1-Region des mitochondrialen Genoms. Umwelteinflüsse und Lagerungsbedingungen haben mehr Einfluss auf den Erhaltungszustand der DNA in Knochenmaterial, als der Faktor Zeit. Die Analyse und Typisierung von Knochen-DNA hat sich als wichtiges Verfahren zur Identifizierung im rechtsmedizinischen Alltag etabliert, die unverändert unbefriedigenden Typisierungsergebnisse bei der Analyse älteren Knochenmaterials unterstreichen jedoch die Notwendigkeit der Weiterentwicklung zuverlässiger und effektiver Extraktions- und Aufreinigungsverfahren.
N2  - In recent years DNA-typing of fresh and ancient bone samples has become increasingly important for the identification of skeletal remains in the forensic context. To assess the efficiency and practicability of forensic DNA-typing 21 bone samples up to 200 years old were analysed. 14 samples were taken from forensic autopsies (post mortem interval 0 to 41 weeks), 7 samples came from accidental finds of skeletal remains (estimated post mortem intervall from 10 years to over 200 years). DNA-extraction was performed with a silica-based method, 9 STR and the Amelogenin-locus were amplified via PCR with a multiplex-kit, additionally 3 very-short-STRs were amplified and analysed. MtDNA-sequencing was carried out for two of the ancient bone samples. With the multiplex-kit 13 out of the 14 autopsy-derived samples (93 %) could be successfully analysed, for one sample only the Amelogenin-locus could be amplified. The 3 vs-STR-loci could be typed for 13 of the 14 samples, one sample only led to a successful analysis of one of the 3 vs-STRs. The 7 samples from accidental finds of skeletal remains yielded no result with the multiplex-kit, for one sample a vs-STR-locus could be analysed. Amplification and sequencing of a 234 and a 194 bp segement of the HV-1-region of the mtDNA could be obtained for two ancient bone samples where STR-loci could not be amplified. There are many factors leading to degradation of DNA in skeletal material, generally environmental conditions have more significance than time. Analysis and typing of bone-DNA has become an important procedure in the forensic routine, yet the results of this study show the need to further develop more efficient DNA-extraction and purification methods of bone samples.
KW  - Knochen
KW  - Identifizierung
KW  - DNA-Typisierung
KW  - STR
KW  - mtDNA
KW  - bone
KW  - identification
KW  - DNA-typing . STR
KW  - mtDNA
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18205
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hildebrandt, Lysann
T1  - Das Verhältnis von Muskel- und Knochenmasse bei Kindern und jungen Erwachsenen mit Anorexia nervosa, Hypophosphatasie, Kraniopharyngeom und rheumatischen Erkrankungen
T1  - The relation of muscle mass and osseous mass with children and young adult with anorexia nervosa, hypophosphatasia, craniopharyngeoma and rheumatism illnesses
N2  - Ziel der Studie lag in der Analyse des Zusammenhangs von Muskel- und Knochenmasse als Surrogat für Kraft und Knochenfestigkeit. In der vorliegenden Arbeit wurden 265 gesunde und chronisch kranke Kinder und Jugendliche auf ihre Körperzusammensetzung untersucht.(Anorexia nervosa: 40, Hypophosphatasie: 10, Kraniopharyngeom: 12 und juveniles Rheuma: 68, Referenzgruppe: 79 gesunde weissrussische Mädchen und 56 Jungen). Die Untersuchungsergebnisse der DXA Messungen bestätigen , dass die Knochenmasse als Surrogat für Festigkeit eng mit der Muskelmasse korreliert. Mit zunehmender Muskelmasse steigt auch der BMC an. Die Ergebnisse der Studie stehen im Einklang mit dem von Frost postuliertem Regelkreis, der einen kausalen Zusammenhang zwischen Muskelkraft und Knochenfestigkeit beschrieb. Generell zeigte sich, dass das Surrogat Knochendichte diesen Zusammenhang weniger scharf beschreibt als die Knochenmasse. Darüber hinaus fanden sich Störungen des Regelkreises, deren Ursachen zum Teil Gegenstand der Abklärung in weiterführenden Studien bleiben.
N2  - The aim of the study lay in the analysis of the connection of muscle mass and osseous mass as a surrogate for strength and osseous firmness. In the present work 265 became recovers and chronically ill children and youngsters on her body composition examined. (anorexia nervosa: 40, hypophosphatasia: 10, craniopharyngeoma: 12 and juvenile rheumatisms: 68, authoritative group: 79 healthy Belorussian girls and 56 boys). The investigation results of the measurements DXA confirm that the osseous mass correlates as a surrogate for firmness closely with the muscle mass. With increasing muscle mass also rises of the BMC. The results of the study stand in the harmony with the control circuit postulated by „Frost“ which described a causal connection between muscular strength and osseous firmness.In general appeared that the surrogate describes osseous density this connection less sharply than the osseous mass. In addition, disturbances of the control circuit whose causes remain partly an object of the clarification in continuing studies were found.
KW  - Knochenstoffwechsel
KW  - Knochen
KW  - Knochenartefakt
KW  - Muskelstoffwechsel
KW  - Appetitlosigkeit
KW  - Rheumatismus
KW  - Deutsche Rheuma-Liga
KW  - Osteologie
KW  - Kraniopharyngiom
KW  - Cortison
KW  - Rheumatismus
KW  - Deutsche Rheuma-Liga
KW  - Osteologie
KW  - Kraniopharyngiom
KW  - Cortison
KW  - Rheumatism
KW  - German rheumatic league
KW  - Osteologie
KW  - Craniopharyngioma
KW  - Cortison
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-30414
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jung, Sven
T1  - Forensische DNA-Analytik
T1  - Forensic DNA-analysis
N2  - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Möglichkeiten, die die mitochondriale DNA-Analytik für die Spurenkunde und die Populationsgenetik eröffnet, ausgelotet. Polymorphismen der beiden nichtcodierenden hypervariablen Regionen HV1 und HV2 wurden durch Sequenzierung erschlossen und ergaben zusammen für eine deutsche Populationsstichprobe (Unterfranken, n = 180) einen Diskriminationsindex (DI) von 0,99. Der DI betrug bei alleiniger Betrachtung der HV1 für eine deutsche (n = 198), türkische (n = 37), äthiopische (n = 65) und chinesische (n = 60) Populationsstichprobe jeweils 0,97, 0,97, 0,96 und 0,98. Lösungen für spezifische Sequenzierungsprobleme der mitochondrialen DNA wurden gefunden, so dass ein reibungsloser Einsatz in der Laborroutine gewährleistet ist. Die Mutationshäufigkeit in der HV1 und HV2 wurde mit einem Wert von ca. einem Basenaustausch bei 50 Generationswechseln festgestellt. Die Nützlichkeit der mitochondrialen DNA für rechtsmedizinische Belange hat sich bereits mehrfach bestätigt. Insbesondere bei der Untersuchung von Haarschäften und telogenen Haaren zeigte sich, dass mit Hilfe mitochondrialer DNA noch erfolgreiche Amplifikationen durchgeführt werden können, wenn die klassischen STR-Systeme bereits versagen. Die für spurenkundliche Analysen sinnvolle Sequenz-Analyse der HVs wurde für populationsgenetische Untersuchungen als ungeeignet erkannt. Untersuchungen auf Grund einer Einteilung in Haplogruppen erbrachten hingegen verwertbare Ergebnisse. Beim Vergleich der verschiedenen Populationen unter Zuhilfenahme weiterer, andernorts untersuchter Bevölkerungsgruppen zeigte sich, dass es durchaus möglich ist, an Hand der mitochondrialen DNA Populationen verschiedener Kontinente voneinander abzugrenzen. Innerhalb Europas (Kaukasier) ist eine derartige Abgrenzung hingegen nicht möglich, geschweige denn, dass Wanderungsbewegungen o.ä. nachweisbar wären. Dies gilt sowohl für Untersuchungen auf Grund der Sequenzen der hypervariablen Regionen, als auch basierend auf Untersuchungen der Haplogruppen. Andere variable Regionen der mitochondrialen DNA erwiesen sich als zu wenig aussagekräftig, als dass sie in der rechtsmedizinischen Praxis von besonderer Relevanz wären. Die Analyse des hochkonservierten Cytochrom b Genes kann dagegen als geeignetes Mittel zur Speziesidentifikation betrachtet werden. Unsicherheiten bei der RFLP-Darstellung machen jedoch unter Umständen eine Sequenzierung des Genes nötig. Ein im ersten Intron des X-Y homologen Amelogenin-Gens liegendes, geschlechtspezifisch polymorphes STR-System wurde eingeführt, welches auch für die automatisierte Auftrennung im Sequenz-Analysator geeignet ist. Die vier autosomalen STR-Systeme D3S1358, D8S1179, D18S51 und D21S11 wurden für die forensische Praxis als Einzelsysteme etabliert. Zu diesen Systemen wurden jeweils unterfränkische Populationsstichproben typisiert, um für diese Region relevantes Datenmaterial zu erhalten. Zur Erweiterung der bereits vorhandenen Y-chromosomalen STR-Spektrums wurde das aussagekräftige Mikrosatellitensystem DYS385 eingeführt. Auch mit diesem System wurde eine unterfränkische Populationsstichprobe typisiert. Die Mutationshäufigkeit verschiedener STR-Systeme wurde untersucht und die gefundenen Ergebnisse lagen im Vergleich mit anderen Arbeiten im erwarteten Rahmen. Für die DNA-Extraktion aus in Formalin fixiertem und in Paraffin eingebettetem Gewebe wurde eine geeignete Methode gefunden, auch aus Geweben, die sehr lange in Formalin fixiert wurden, noch typisierbare DNA zu extrahieren. Die untersuchten Extraktionsprotokolle für unbehandelte Gewebeproben zeigten untereinander keine gravierenden Unterschiede. Der begrenzende Faktor für eine erfolgreiche DNA-Extraktion ist hier vielmehr der Zersetzungsgrad des behandelten Gewebes und die damit einhergehende Degradation der DNA. Insofern ist es sinnvoll in Fällen, in denen unbehandeltes Gewebematerial längere Zeit unwirtlichen Bedingungen ausgesetzt war, gleich auf eine DNA-Extraktionsmethode aus Knochenmaterial, wie die in dieser Arbeit beschriebene, zurückzugreifen.
N2  - In this study various possibilities of mitochondrial DNA (mtDNA)-analysis in forensic casework and population genetics have been examined. Polymorphisms of the two noncoding hypervariable regions HV1 and HV2 were analyzed by sequencing and for a German population sample (Lower Franconia, n = 180) the Power of Discrimination (PD) was calculated to 0.99. PD of the HV1 only for a German (n = 198), Turkish (n = 37), Ethiopian (n = 65) and Chinese (n = 60) population sample was 0.97, 0.97, 0.96 and 0.98 respectively. Various problems with DNA-sequencing of the mtDNA resulting out of structural features have been solved. The mutation rate for HV1 and HV2 was found to be about 1 base-exchange in 50 generations. Analysis of mtDNA has already shown its usefulness in forensic casework, especially when hair shafts or telogen hairs had to be examined. While the regularly used STR-systems failed to provide valid data, amplification of mtDNA often was successful. For population studies by means of mtDNA sequencing data had to be assigned to haplogroups. Comparison of the examined population data and data from other groups showed the possibility to differentiate between populations on a global scale. Differentiation or tracing of population movements for European (Caucasian) populations however could be shown to be of little use. Other variable regions of the mtDNA displayed only little forensic relevance. Analysis of the highly conservative cytochrome b gene seems promising for species identification purposes. However fast accomplished methods like RFLP-analysis cause uncertainties that have to be dealt with by sequencing the gene. A new DNA-based sex-test consisting of a sex-specific STR-system within the first intron of the X-Y homologues amelogenin gene was established, that is applicable for separation in a capillary sequencer. The four autosomal STR-systems D3S1358, D8S1179, D18S51 and D21S11 have been set up for forensic applications. A population sample from Lower Franconia was evaluated in order to receive regionally relevant data. The Y-chromosomal STR-system DYS385 was evaluated in the same way. Mutation rates for several STR-systems were determined. The observed rates were in good accordance with the results found by other researchers. A method for extraction of DNA from formalin-fixed and paraffin-embedded material was established. This method allows DNA-extraction from tissues, even after prolonged fixation times. The examined extraction-protocols for untreated tissues did not result in significant differences. The limiting factor for a successful DNA-analysis seems to be rather the state of decay and the resulting DNA-degradation. Therefore, when working with decayed material, it revealed to be more efficient to directly extract DNA from compact bone using an extraction method, like the one presented in this study.
KW  - DNS
KW  - Analyse
KW  - Rechtsmedizin
KW  - Metochondriale DNS
KW  - Polymorphismus
KW  - DNA-Polymorphismen
KW  - Populationsgenetik
KW  - Spurenkunde
KW  - mitochondriale DNA
KW  - STR
KW  - DNA-Extraktion
KW  - Paraffin
KW  - Gewebe
KW  - Knochen
KW  - DNA-polymporhisms
KW  - population genetics
KW  - forensic genetics
KW  - mitochondrial DNA
KW  - STR
KW  - DNA-extraction
KW  - paraffin
KW  - tissue
KW  - bone
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3031
ER  - 
TY  - THES
A1  - Klammert, Uwe
T1  - Einfluss von niederenergetischem gepulsten Ultraschall auf das Proliferations- und Differenzierungsverhalten osteoblastärer Zellen in vitro
T1  - Influence of low-intensity pulsed ultrasound on proliferation and differentiation pattern of osteoblastic cells in vitro
N2  - Niederenergetischer gepulster Ultraschall wird seit mehreren Jahren erfolgreich zur Therapie von verzögert heilenden Frakturen und Pseudarthrosen eingesetzt. Die Wirksamkeit wurde anhand verschiedener klinischer Studien demonstriert, die genauen Wirkmechanismen sind weniger gut verstanden. Ziel dieser Untersuchung war es, den Einfluss von Ultraschall auf verschiedene mesenchymale Zellen anhand von Zellkulturen zu untersuchen. Die Parameter Zellproliferation bzw. Zellvitalität, Zellmorphologie, Aktivität der Alkalischen Phosphatase und Genexpressionsmuster wurden betrachtet. Bei den verwendeten Zellen handelte es sich um primäre Zellen aus humanem spongiösen Knochen („humane Beckenkammzellen“) sowie um die murine Osteoblasten-Linie MC3T3-E1 und um die murine Fibroblasten-Linie L929. Die Ultraschallbehandlung dauerte 20 Minuten täglich und wurde an bis zu sechs aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt. Keine der drei untersuchten Zellarten zeigte eine Änderung des Proliferationsverhaltens bzw. der Zellvitalität. Für Veränderungen der Zellmorphologie sowie der Mineralisierung gab es keinen Anhalt. Bei den humanen Beckenkammzellen wurde eine Steigerung der spezifischen Alkalische-Phosphatase-Aktivität beobachtet, nach sechsmaliger Ultraschallbehandlung betrug sie 143% der Aktivität der Kontrollkulturen. Die MC3T3-E1-Osteoblasten wiesen keine Veränderung ihrer Alkalische-Phosphatase-Aktivität auf, die L929-Fibroblasten exprimierten zu keinem Zeitpunkt, auch nicht unter Ultraschall, dieses Enzym. Weiterhin wurde das Genexpressionsmuster der humanen Beckenkammzellen mittels mRNA-Isolierung und RT-PCR untersucht. Als Markergene dienten Alkalische Phosphatase, Typ-I-Kollagen, Osteokalzin, BMP-2, BMP-4, BMP-7, COX-2 und HSP 47. Abgesehen von BMP-7 wurden alle der genannten Gene sowohl in der Ultraschall- als auch in der Kontrollgruppe exprimiert. Eine qualitative Änderung des Expressionsmusters unter Ultraschall kann somit ausgeschlossen werden. Die semiquantitative Analyse ergab eine erhöhte Expressionsrate von BMP-2 und BMP-4, während die anderen Marker praktisch unverändert blieben.
N2  - Low-intensity pulsed ultrasound is used for treatment of prolonged fracture healing, non-unions and osteoradionecrosis as well. Its effectiveness has been demonstrated in animal experiments and various clinical studies. The aim of this investigation was to evaluate the influence of ultrasound (30 mW/cm2, 1,5 MHz) on primary human osteoblastic cells in culture. Cells were exposed to ultrasound for twenty minutes on six subseqent days. Cell proliferation and cell viability, cell morphology, alkaline phosphatase activity and gene expression patterns (RT-PCR) were analyzed each day. No changes in cell proliferation and –viability and no morphologic changes were found. The activity of alkaline phosphatase was increased significantly to 143% of the activity of the unsonicated control cultures after six treatments. Analysis of gene expression showed an increase for BMP-2 and BMP-4. There was no evidence for upregulation of the stress protein HSP47. We conclude that low-intensity pulsed ultrasound has no harmful effect on primary human osteoblastic cells in vitro. The data support the clinical findings of accelerated fracture healing under the influence of low intensity ultrasound.
KW  - Osteoblasten
KW  - niederenergetischer Ultraschall
KW  - Pseudarthrosen
KW  - Knochen
KW  - osteoblast
KW  - low-intensity ultrasound
KW  - non-union
KW  - bone
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5621
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kochel, Michael
T1  - Tissue engineering von Knochen - Entwicklung eines Zweikreis-Perfusionssystems für die Langzeitkultivierung von Knochenzellen in einer dreidimensionalen Matrix
T1  - A two loop perfusion system for long-term cultivation of osteoblastlike cells in a 3D matrix
N2  - Die in vitro-Langzeitkultivierung von Zellen in einer Drei-Dimensionalen Matrix (3D-Matrix) stellt nach wie vor eine Herausforderung im Tissue engineering dar. Die Kultivierung von Zellen auf/in komplexen 3D-Trägern erfordert hohe Zellzahlen und lange Kulturzeiten. Um die Probleme des schnellen Mediumverbrauches und der limitierten Zellzahl bzw. Zelldichte in konventionellen Kulturmethoden zu umgehen, wurde ein „Zweikreis-Perfusionssystem“ entwickelt. Hierzu wurde ein Cell-Pharm System (Cell-Pharm System 100®-Basisgerät) modifi-ziert. Das Grundprinzip des Systems besteht darin, dass ein kleinvolumiger (50-70 ml) „Zellkultur-Kreislauf“ über einen Bioreaktor (semipermeable Hohlfasermembran) durch einen großvolumigen (1000 ml) „Regenerations-Kreislauf“ kontinuierlich im Gegenstromprinzip regeneriert wird. Die Regulation des ph-Wertes und der Sauerstoffsättigung des Kulturmediums geschieht über einen integrierten, Druckluft-CO2-begasten Oxygenator. Während die Zirkulationsgeschwindigkeit (Durchflussrate) und Temperatur (37°C) im Regenerations-Kreislauf konstant gehalten werden, lassen sich diese Parameter im „Zellkultur-Kreislauf“ beliebig variieren. Es hat sich gezeigt, dass sich auf diese Weise kontinuierlich über einen langen Zeitraum ohne Mediumwechsel konstante und optimale Milieuverhältnisse in beiden Mediumkompartments einstellen lassen. Zur Untersuchung der Wachstumseigenschaften von Zellen in diesem Perfusions-system wurden humane osteoblastenähnliche Zellen oder Ratten-Knochenmarkszellen auf eine Matrix aus demineralisierter, GuHCl-extrahierter Rinderspongiosa unterschiedlicher Größe (Zylinder zwischen 5x3 mm und 5x10 mm) aufgetragen. Unter intermittierender Perfusion der Kulturkammern (z.B. Minucells cell container®) mit 50-70 ml/d kam es zu einem gleichmäßigen, intertrabekulären Wachstum der Zellen innerhalb des gesamten Trägers. Nach 6-8 Wochen konnte immer noch ein dichtes Netz interdigitierender ALP-positiver osteoblastenähnlicher Zellen innerhalb der gesamten Matrix beobachtet werden. Dabei scheint die physikalisch-mechanische Komponente der „Umspülung“ der Zellen mit dem kontinuierlich regenerierten Nährmedium einen positiven Einfluss auf das Anwachsverhalten und Proliferation der Zellen zu haben. Somit erlaubt das modifizierten „Zweikreisperfusionssystem“ eine gute Möglichkeit für die Langzeitperfusionskultur in einem geschlossenen System mit indi-viduell steuerbaren Strömungsverhältnissen im Zellkompartment bei einer kontinuierlichen Regeneration des Mediums.
N2  - Cultivation and expansion of cells on 3D structures in conventional culture systems have some major drawbacks. High cell numbers, long diffusion distances of the fresh medium and frequent medium changes limit the homogenous ingrowth of cells into 3D structures. A new perfusion system was designed consisting of two counter current medium flows. A small volume cell culture loop (CCL, 50ml) is continuously regenerated over a hollow fiber bioreactor with a MWCO of 10k daltons by a large volume regeneration loop (RL, 1000ml) in which circulation and temperature are kept constant. Oxygenation and pH stabilization are maintained by an air/CO2 aerated oxyganator in the RL. Circulatory parameters like flowrate, perfusion interval and duration can be freely adjusted in the CCL. In preliminary experiments stable culture conditions were maintained in the CCL for over 6 weeks in which exogenous pH changes were equalized by the system without addition or changes of fresh medium. Osteoblast like cells (derived from human or rat bone marrow) were seeded on porous 3D collagenous carriers and cultivated in the system. During a cultivation period of 8 weeks under intermittent perfusion a homogenous growth of ALP positive cells was achieved throughout the carrier. The low pulsatile perfusion seems to promote the attachment and the proliferation of the osteoblast like cells. The two loop perfusion system allows a long term cultivation of osteoblastic cells in 3D-scaffolds on the benchtop with adjustable perfusion parameters.
KW  - Perfusion
KW  - Zellkultur
KW  - Knochen
KW  - Osteoblasten
KW  - 3D
KW  - perfusion
KW  - cell culture
KW  - bone
KW  - 3d
KW  - osteoblast
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8559
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kreutner, Jakob
T1  - Charakterisierung des Knochens und seiner Mikrostruktur mit hochauflösender 3D-MRT
T1  - Characterization of Bone and its Microstructure using High-resolution 3D-MRI
N2  - Neue Therapieansätze durch Tissue Engineering erfordern gleichzeitig angepasste Diagnosemöglichkeiten und nicht-invasive Erfolgskontrollen. Speziell die 3D-MR-Bildgebung ist ein vielversprechendes Instrument, um Parameter mit hoher räumlicher Präzision zu quantifizieren. Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen dieser Arbeit neue Ansätze für die hochauflösende 3D-MRT in vivo entwickelt und deren Eignung im Bereich des Tissue Engineerings gezeigt.
Welchen Vorteil die Quantifizierung von Parametern bietet, konnte im Rahmen einer prä-klinischen Studie an einem Modell der Hüftkopfnekrose gezeigt werden. Der Therapieverlauf wurde zu verschiedenen Zeitpunkten kontrolliert. Trotz der niedrigen räumlichen Auflösung, konnten durch eine systematische Auswertung der Signalintensitäten von T1- und T2-FS-gewichteten Aufnahmen Rückschlüsse über Veränderungen in der Mikrostruktur gezogen werden, die darüber hinaus in guter Übereinstimmung mit Ergebnissen von ex vivo µCT-Aufnahmen waren. Dort konnte eine Verdickung der Trabekelstruktur nachgewiesen werden, welche sehr gut mit einer Signalabnahme in den T1-gewichteten Aufnahmen korrelierte. Die radiale Auswertung der Daten erlaubte dabei eine komprimierte Darstellung der Ergebnisse. Dadurch wurde eine effiziente Auswertung der umfangreichen Daten (verschiedene Tiere an mehreren Zeitpunkten mit einer Vielzahl an Einzelaufnahmen) ermöglicht und eine unabhängige Bewertung erreicht.
Um die Limitationen der begrenzten Auflösung von 2D-Multi-Schichtaufnahmen aufzuheben, wurden neue Ansätze für eine hochaufgelöste 3D-Aufnahme entwickelt. Hierfür wurden Spin-Echo-basierte Sequenzen gewählt, da diese eine genauere Abbildung der Knochenmikrostruktur erlauben als Gradienten-Echo-basierte Methoden. Zum einen wurde eine eigene 3D-FLASE-Sequenz entwickelt und zum anderen eine modifizierte 3D-TSE-Sequenz. Damit an Patienten Aufnahmen bei klinischer Feldstärke von 1,5 T mit einer hohen räumlichen Auflösung innerhalb einer vertretbaren Zeit erzielt werden können, muss eine schnelle und signalstarke Sequenz verwendet werden. Eine theoretische Betrachtung bescheinigte der TSE-Sequenz eine um 25 % höhere Signaleffizienz verglichen mit einer FLASE-Sequenz mit identischer Messzeit. Dieser Unterschied konnte auch im Experiment nachgewiesen werden. Ein in vivo Vergleich der beiden Sequenzen am Schienbein zeigte eine vergleichbare Darstellung der Spongiosa mit einer Auflösung von 160 × 160 × 400 µm.
Für die Bildgebung des Hüftkopfs mit der neuen Sequenz waren jedoch aufgrund der unterschiedlichen Anatomie weitere Modifikationen notwendig. Um längere Messzeiten durch ein unnötig großes Field-of-View zu vermeiden, mussten Einfaltungsartefakte unterdrückt werden. Dies wurde durch die orthogonale Anwendung der Anregungs- und Refokussierungspulse in der TSE-Sequenz effizient gelöst. Technisch bedingt konnte jedoch nicht eine vergleichbare Auflösung wie am Schienbein realisiert werden.
Der Vorteil der 3D-Bildgebung, dass Schichtdicken von deutlich weniger als 1 mm erreicht werden können, konnte jedoch erfolgreich auf den Unterkiefer übertragen werden. Der dort verlaufende Nervus Mandibularis ist dabei eine wichtige Struktur, deren Verlauf im Vorfeld von verschiedenen operativen Eingriffen bekannt sein muss. Er ist durch eine dünne knöcherne Wand vom umgebenden Gewebe getrennt. Im Vergleich mit einer 3D-VIBE-Sequenz zeigte die entwickelte 3D-TSE-Sequenz mit integrierter Unterdrückung von Einfaltungsartefakten eine ähnlich gute Lokalisierung des Nervenkanals über die gesamte Länge der Struktur. Dies konnte in einer Studie an gesunden Probanden mit verschiedenen Beobachtern nachgewiesen werden. Durch die neue Aufnahmetechnik konnte darüber hinaus die Auflösung im Vergleich zu bisherigen Studien deutlich erhöht werden, was insgesamt eine präzisere Lokalisierung des Nervenkanals erlaubt. 
Ein Baustein des Tissue Engineerings sind bio-resorbierbare Materialien, deren Abbau- und Einwachsverhalten noch untersucht werden muss, bevor diese für die klinische Anwendung zugelassen werden. Die durchgeführten in vitro µMR-Untersuchungen an Polymerscaffolds zeigten die reproduzierbare Quantifizierung der Porengröße und Wandstärke. Darüber hinaus wurde eine inhomogene Verteilung der Strukturparameter beobachtet. Die Ergebnisse waren in guter Übereinstimmung mit µCT-Aufnahmen als Goldstandard. Unterschiedliche Varianten der Scaffolds konnten identifiziert werden. Dabei bewies sich die MR-Bildgebung als zuverlässige Alternative. 
Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, welche Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten die 3D-MRT-Bildgebung bietet, und dass auch mit klinischer Feldstärke in vivo Voxelgrößen im Submillimeterbereich für alle Raumrichtungen erreichbar sind. Die erzielten Verbesserungen in der räumlichen Auflösung erhöhen die Genauigkeit der verschiedenen Anwendungen und ermöglichen eine bessere Identifikation von kleinen Abweichungen, was eine frühere und zuverlässigere Diagnose für Patienten verspricht.
N2  - New tissue engineering based therapies require adjusted diagnostic methods as well as non-invasive therapy monitoring. Especially 3D MR imaging is a promising tool for parameter quantification at high spatial precision. To serve that need new approaches for high resolution in vivo 3D MRI were developed and their applications in combination with tissue engineering have been demonstrated.
The advantages of parameter quantification have been demonstrated in a preclinical study of a femoral heck necrosis model in a large animal. Therapy progress has been monitored at different time points. Despite a commonly used 2D imaging protocol a systematic evaluation of signal intensities from T1 and T2-FS weighted images allowed to draw conclusions about changes in bone microstructure. These results were in good agreement with ex vivo µCT images. The observed increase of trabecular thickness were highly correlated with a signal decrease in the T1 weighted images. The radial evaluation of the data allowed a compressed representation of the results. This lead to an efficient evaluation of numerous data (different animals at various time points with huge number of images each) and allowed an observer independent evaluation.
To overcome the limitations from the limited spatial resolution in 2D multi slice images, new approaches for a high-resolution 3D imaging were developed. The focus was on spin echo based sequences due to their better representation of bone microstructure compared to gradient echo based sequences. On one hand a 3D FLASE sequence was developed and on the other hand a modified 3D TSE sequence. To achieve a high resolution in vivo at clinical field strength of 1.5 T within a reasonable scan time, a fast and signal intense sequence is strongly required. A theoretical evaluation of signal equations attributed an increase of 25 % to the TSE sequence compared to the FLASE sequence at identical scan time and resolution. This difference was also observed in experimental results. An in vivo comparison of both sequences at the distal tibia showed a comparable depiction of bone microstructure at a resolution of 160 × 160 × 400 µm.
To apply this sequence for high resolution imaging of the femoral head, further modifications were necessary due to the different anatomy. A large field of view had to be avoided to reduce the overall scan time, thus aliasing artifacts had to be suppressed. This was achieved by orthogonal application of excitation and refocusing pulses in the TSE sequence. However, due to technical limitations the achievable resolution was lower than at the distal tibia. A slice thickness much smaller than 1 mm is one of the biggest advantages of 3D MRI and this sequence was successfully applied to imaging of the mandible. The course of the mandibular canal must be known before many surgeries, in order to avoid damaging this structure. The canal is separated from the surrounding only by a small bony wall. In comparison to a 3D VIBE sequence the developed 3D TSE sequence with incorporated aliasing suppression showed a comparable good localization of the canal across the full length of the structure. This was demonstrated in a study with various healthy volunteers and different observers. In comparison to previous results the new imaging technique allowed an increase of spatial resolution to a isotropic voxel size of 0.5 mm, which in total provides a higher precision for localizing the nerve canal.
One important element in tissue engineering are bio resorbable materials. Their degradation and ingrowth process must be evaluated before they can be approved for clinical application. The performed in vitro µMRstudies at polymer scaffolds showed a reproducible quantification of pore size and wall thickness for different samples. Additionally, an inhomogeneous distribution of parameters in some samples was observed. The results were in good agreement with data based on µCT images, which are considered to be gold standard for this evaluation and showed significant differences between different groups of scaffolds.
The results of this work demonstrate the advantages and possible applications of 3D MRI in clinical applications. Even at clinical field strength it is possible to achieve submillimeter resolution for all three spatial dimension within reasonable scan time. The achieved improvements in spatial resolution allow for an improved precision of the different applications as well as a better identification of small local deviations, which promises an earlier and more reliable diagnosis for patients.
KW  - Kernspintomografie
KW  - Mikrostruktur
KW  - Knochen
KW  - hochauflösende Bildgebung
KW  - 3D-Bildgebung
KW  - Knochenstruktur
KW  - Spin-Echo
KW  - Trabekel
KW  - Hüftkopfnekrose
KW  - Tissue Engineering
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-168858
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reppenhagen, Stephan
T1  - Verwendung eines biphasischen keramischen Knochenersatzmaterials in Kombination mit Fibrinkleber für die Therapie gutartiger Knochentumoren und tumorähnlicher Läsionen
T1  - Biphasic ceramic bone substitute in combination with fibrin for the therapy of benign bone tumors and tumor-like lesions
N2  - Knochendefekte, die in der Behandlung von gutartigen Knochentumoren und tumorähnlichen Läsionen entstehen, stellen ein klinisches Problem mit limitierten Therapieoptionen dar. In der Regel werden diese Defekte mit autologem Knochen aufgefüllt. Die Gewinnung von autologem Knochen, z. B. vom Beckenkamm ist jedoch quantitativ limitiert und häufig mit Komplikationen verbunden. Aus diesem Grund wird versucht, synthetische Knochenersatzmaterialien mit ähnlichen Eigenschaften, wie denen des autologen Knochens, zu entwickeln. In der vorliegenden prospektiven Studie wurde die Anwendung einer biphasischen Keramik aus 60% Hydroxylapatit und 40% beta-Tricalciumphosphat in Verbindung mit verdünntem Fibrinkleber für die Therapie von gutartigen Knochentumoren und tumorähnlichen Läsionen bei 51 Patienten untersucht. Hierfür wurden die Röntgenbilder analysiert und das Resorptionsverhalten beurteilt. Eine komplette Resorption wurde anhand der radiologischen Verläufe in keinem Fall beobachtet. Die günstigsten Voraussetzungen für eine Resorption wurde bei kleinen Defekten (< 10,5 cm³) beobachtet (p < 0,05). Die übrigen Einflussgrößen zeigten nach einer Nachuntersuchungszeit von bis zu 56 Monaten keine statistisch signifikanten Unterschiede. In der histologischen Untersuchung eines Präparates bei einer Revision wurde Knochenneubildung auf dem Knochenersatzmaterial nachgewiesen. In diesem Fall war das Knochenersatzmaterial noch nachweisbar. Die Verwendung des Materials ist klinisch einfach und sicher. Die aufgetrete-nen Komplikationen entsprechen in ihrer Häufigkeit den zu erwartenden postoperativen Komplikationen und sind mit den Angaben der Literatur vergleichbar. Es wurden keine postoperativen Frakturen oder Beeinträchtigung des Längenwachstums von Röhrenknochen beobachtet. In einem Fall musste aufgrund eines intraossären Ganglions eine operative Revision erfolgen. In der histologischen Aufarbeitung dieser Biopsie konnte Knochenneubildung und Osseointegration sowie eine partielle Resorption des Knochenersatzmaterials nachgewiesen werden. Die Verwendung des Knochenersatzmaterials wird von den Patienten überwiegend als positiv beurteilt. Zusammenfassend ist das verwendete Knochenersatzmaterial eine einfach und sicher anzuwendende Alternative zu autologem Knochen in der Therapie von gutartigen Knochentumoren und tumorähnlichen Läsionen.
N2  - Bone defects resulting from tumor resection represent a challenge facing limited therapeutic options. Most commonly, defects are reconstructed with autologous bone graft which is associated with limited availability and donor site morbidity. Therefore, recent research has focused on synthetic biomaterials as bone graft substitutes. In the present study, a biphasic ceramic consisting of 60% hydroxyapatite and 40% beta-tricalciumphosphate combined with a fibrin sealant was used to reconstruct defects in 51 patients after resection of benign bone tumors or tumor-like lesions. Radiologic analysis showed complete bony defect consolidation in 50 out of 51 patients after up to 56 months. No postoperative fractures were observed. Revision surgery had to be performed in one case. Histological analysis showed new bone formation and good biocompatibility and osseointegration of the implanted material. Subjective patient satisfaction after application of bone substitute was predominantly positive. In summary, the biphasic ceramic in combination with fibrin sealant was proven an effective, safe and easy to handle alternative to autologous bone graft eliminating the risk of donor site morbidity for the patient.
KW  - Knochenersatz
KW  - Knochen
KW  - Knochentumor
KW  - Fibrin
KW  - Keramik
KW  - Hydroxylapatit
KW  - ß-Tricalciumphosphat
KW  - Tumorähnliche Läsion
KW  - bone
KW  - bone substitute
KW  - hydroxyapatite
KW  - beta-tricalciumphosphate
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-84068
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stuckensen, Kai
T1  - Fabrication of hierarchical cell carrier matrices for tissue regeneration by directional solidification
T1  - Herstellung hierarchischer Zellträger-Matrices zur Geweberegeneration mittels gerichteter Erstarrung
N2  - The key hypothesis of this work represented the question, if mimicking the zonal composition and structural porosity of musculoskeletal tissues influences invading cells positively and leads to advantageous results for tissue engineering. Conventional approaches in tissue engineering are limited in producing monolithic “scaffolds” that provide locally variating biological key signals and pore architectures, imitating the alignment of collagenous fibres in bone and cartilage tissues, respectively. In order to fill this gap in available tissue engineering strategies, a new fabrication technique was evolved for the production of scaffolds to validate the hypothesis.

Therefore, a new solidification based platform procedure was developed. This process comprises the directional solidification of multiple flowable precursors that are “cryostructured” to prepare a controlled anisotropic pore structure. Porous scaffolds are attained through ice crystal removal by lyophilisation. Optionally, electrostatic spinning of polymers may be applied to provide an external mesh on top or around the scaffolds. A consolidation step generates monolithic matrices from multi zonal structures. To serve as matrix for tissue engineering approaches or direct implantation as medical device, the scaffold is sterilized.	
An Adjustable Cryostructuring Device (ACD) was successively developed; individual parts were conceptualized by computer aided design (CAD) and assembled. During optimisation, a significant performance improvement of the ACDs accessible external temperature gradient was achieved, from (1.3 ± 0.1) K/mm to (9.0 ± 0.1) K/mm. Additionally, four different configurations of the device were made available that enabled the directional solidification of collagenous precursors in a highly controlled manner with various sample sizes and shapes.
By using alginate as a model substance the process was systematically evaluated. Cryostructuring diagraphs were analysed yielding solidification parameters, which were associated to pore sizes and alignments that were determined by image processing. Thereby, a precise control over pore size and alignment through electrical regulation of the ACD could be demonstrated.

To obtain tissue mimetic scaffolds for the musculoskeletal system, collagens and calcium phosphates had to be prepared to serve as raw materials. Extraction and purification protocols were established to generate collagen I and collagen II, while the calcium phosphates brushite and hydroxyapatite were produced by precipitation reactions.	
Besides the successive augmentation of the ACD also an optimization of the processing steps was crucial. Firstly, the concentrations and the individual behaviour of respective precursor components had to be screened. Together with the insights gained by videographic examination of solidifying collagen solutions, essential knowledge was gained that facilitated the production of more complex scaffolds. Phenomena of ice crystal growth during cryostructuring were discussed. By evolutionary steps, a cryostructuring of multi-layered precursors with consecutive anisotropic pores could be achieved and successfully transferred from alginate to collagenous precursors. Finally, very smooth interfaces that were hardly detectable by scanning electron microscopy (SEM) could be attained. For the used collagenous systems, a dependency relation between adjustable processing parameters and different resulting solidification morphologies was created.	
Dehydrothermal-, diisocyanate-, and carbodiimide- based cross linking methods were evaluated, whereby the “zero length” cross linking by carbodiimide was found to be most suitable. Afterwards, a formulation for the cross linking solution was elaborated, which generated favourable outcomes by application inside a reduced pressure apparatus. As a consequence, a pore collapse during wet chemical cross linking could be avoided.	
Complex monolithic scaffolds featuring continuous pores were fabricated that mimicked structure and respective composition of different areas of native tissues by the presence of biochemical key stimulants. At first, three types of bone scaffolds were produced from collagen I and hydroxyapatite with appropriate sizes to fit critical sized defects in rat femurs. They either featured an isotropic or anisotropic porosity and partly also contained glycosaminoglycans (GAGs). Furthermore, meniscus scaffolds were prepared by processing two precursors with biomimetic contents of collagen I, collagen II and GAGs. Here, the pore structures were created under boundary conditions, which allowed an ice crystal growth that was nearly orthogonal to the external temperature gradient. Thereby, the preferential alignment of collagen fibres in the natural meniscus tissue could be mimicked. Those scaffolds owned appropriate sizes for cell culture in well plates or even an authentic meniscus shape and size. Finally, osteochondral scaffolds, sized to either fit well plates or perfusion reactors for cell culture, were fabricated to mimic the composition of subchondral bone and different cartilage zones. Collagen I and the resorbable calcium phosphate brushite were used for the subchondral zone, whereas the cartilage zones were composed out of collagen I, collagen II and tissue mimetic contents of GAGs. The pore structure corresponded to the one that is dominating the volume of natural osteochondral tissue.	
Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and SEM were used to analyse the composition and pore structure of the individual scaffold zones, respectively. The cross section pore diameters were determined to (65 ± 25) µm, (88 ± 35) µm and(93 ± 42) µm for the anisotropic, the isotropic and GAG containing isotropic bone scaffolds. Furthermore, the meniscus scaffolds showed pore diameters of (93 ± 21) µm in the inner meniscus zone and (248 ± 63) µm inside the outer meniscus zone. Pore sizes of (82 ± 25) µm, (83 ± 29) µm and (85 ± 39) µm were present inside the subchondral, the lower chondral and the upper chondral zone of osteochondral scaffolds. Depending on the fabrication parameters, the respective scaffold zones were also found to feature a specific micro- and nanostructure at their inner surfaces.	
Degradation studies were carried out under physiological conditions and resulted in a mean mass loss of (0.52 ± 0.13) %, (1.56 ± 0.10) % and (0.80 ± 0.10) % per day for bone, meniscus and osteochondral scaffolds, respectively. Rheological measurements were used to determine the viscosity changes upon cooling of different precursors. Micro computer tomography (µ-CT) investigations were applied to characterize the 3D microstructure of osteochondral scaffolds. To obtain an osteochondral scaffold with four zones of tissue mimetic microstructure alignment, a poly (D, L-lactide-co-glycolide) mesh was deposited on the upper chondral zone by electrostatic spinning. In case of the bone scaffolds, the retention / release capacity of bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) was evaluated by an enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). Due to the high presence of attractive BMP binding sites, only less than 0.1 % of the initially loaded cytokine was released. The suitability of combining the cryostructuring process with 3D powder printed calcium phosphate substrates was evaluated with osteochondral scaffolds, but did not appear to yield more preferable results than the non-combined approach.	
A new custom build confined compression setup was elaborated together with a suitable evaluation procedure for the mechanical characterisation under physiological conditions. For bone and cartilage scaffolds, apparent elastic moduli of (37.6 ± 6.9) kPa and (3.14 ± 0.85) kPa were measured. A similar behaviour of the scaffolds to natural cartilage and bone tissue was demonstrated in terms of elastic energy storage. Under physiological frequencies, less than 1.0 % and 0.8 % of the exerted energy was lost for bone and cartilage scaffolds, respectively. With average relaxation times of (0.613 ± 0.040) sec and (0.815 ± 0.077) sec, measured for the cartilage and bone scaffolds, they respond four orders of magnitude faster than the native tissues. Additionally, all kinds of produced scaffolds were able to withstand cyclic compression at un-physiological frequencies as high as 20 Hz without a loss in structural integrity.

With the presented new method, scaffolds could be fabricated whose extent in mimicking of native tissues exceeded the one of scaffolds producible by state of the art methods. This allowed a testing of the key hypothesis: The biological evaluation of an anisotropic pore structure in vivo revealed a higher functionality of immigrated cells and led finally to advantageous healing outcomes. Moreover, the mimicking of local compositions in combination with a consecutive anisotropic porosity that approaches native tissue structures could be demonstrated to induce zone specific matrix remodelling in stem cells in vitro. Additionally, clues for a zone specific chondrogenic stem cell differentiation were attained without the supplementation of growth factors.	
Thereby, the hypothesis that an increased approximation of the hierarchically compositional and structurally anisotropic properties of musculoskeletal tissues would lead to an improved cellular response and a better healing quality, could be confirmed. With a special focus on cell free in situ tissue engineering approaches, the insights gained within this thesis may be directly transferred to clinical regenerative therapies.
N2  - Die Schlüsselhypothese dieser Arbeit bestand darin zu überprüfen, ob eine Nachahmung der zonalen Zusammensetzungen und Porenstruktur muskulo-skelettaler Gewebe einwandernde Zellen beeinflusst und zu vorteilhafteren Ergebnissen im Tissue Engineering führt. Obwohl bereits zahlreiche konventionelle Ansätze existieren, so sind diese in ihrem Vermögen spezielle Zellträgermatrices („Scaffolds“) herzustellen limitiert. Insbesondere können dabei lokal variierende biologische Schlüsselreize nicht mit einer Porenstruktur, welche die Ausrichtung der Kollagenfasern in Knochen- und Knorpelgeweben imitiert, kombiniert werden. Um diese Lücke in den verfügbaren Tissue Engineering Strategien zu schließen, wurde ein neues Verfahren entwickelt. Dieses erlaubte die Herstellung monolithischer Scaffolds, welche eine Validierung der Hypothese ermöglichten.
Das neue Plattform-Verfahren basiert auf der gerichteten Erstarrung mehrerer fließfähiger Vorstufen, um somit eine kontrollierte anisotrope Porenstruktur vorzubereiten. Ein Entfernen der erstarrten Lösungsmittel durch Lyophilisation führt zu porösen Scaffolds. Optional besteht die Möglichkeit, Polymere mittels elektrostatischem Verspinnen als umhüllendes Vlies zu inkorporieren. Nach einem Vernetzungsschritt resultieren monolithische Matrices, bestehend aus mehreren Zonen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen. Vor einer Verwendung als Tissue Engineering Matrix oder implantierbares Medizinprodukt erfolgt eine Sterilisation. Hierfür wurde ein “Adjustable Cryostructuring Device“ (ACD) entwickelt, einzelne Bauteile mit Computer Aided Design entworfen und zu einer Apparatur montiert. Die Optimierung der Anlage ermöglichte eine signifikante Erhöhung des verfügbaren externen Temperaturgradienten von (1.3 ± 0.1) K/mm auf (9.0 ± 0.1) K/mm. Außerdem erlauben vier unterschiedliche Konfigurationen des ACD die gerichtete Erstarrung von kollagenen Vorstufen in einer besonders kontrollierten Art und Weise bei einer Vielzahl an Probengrößen und Formen.	
Die systematische Evaluation des Prozesses erfolgte mit Alginat als Modell-Substanz. Aus den zeitlichen Verläufen der Gefrierstrukturierung resultierten Erstarrungsparameter, die mittels Bildverarbeitung den entstandenen Porengrößen und -ausrichtungen zugeordnet wurden. Dies demonstrierte eine präzise Kontrolle der Ergebnisse durch elektrische Ansteuerung der ACD.
Zur Erzeugung von Rohmaterialien war eine Etablierung von Extraktions- und Aufreinigungsprotokollen für Kollagen I und Kollagen II notwendig, während eine Herstellung der Calciumphosphate Bruschit und Hydroxylapatit mittels Präzipitations-Reaktionen verlief. Neben der sukzessiven Verbesserung des ACD, stellte auch die Optimierung einzelner Prozessschritte wichtige Aspekte dar. Die Untersuchung und Diskussion des Verhaltens einzelner Vorstufenkomponenten sowie der Erstarrungs-phänomene von Kollagenlösungen führte zu einem Verständnis welches die Produktion von komplexeren Scaffolds zuließ. Somit war es auch möglich eine Abhängigkeitsrelation der einstellbaren Prozessparameter zu den resultierenden Erstarrungsmorphologien der verwendeten Kollagensysteme abzuleiten.	
Die Gefrierstrukturierung von mehreren Lagen unterschiedlicher Vorstufen konnte erfolgreich von Alginat- auf Kollagenvorstufen transferiert werden. Nach einer Optimierung der jeweiligen Grenzflächenübergänge, waren diese selbst mittels Rasterelektronenmikroskopie kaum noch zu erkennen. Eine Evaluierung von dehydrothermal-, diisocyanat- und carbodiimid- basierten Quervernetzungs-methoden zeigte die vorteilhaftesten Ergebnisse für die Vernetzung durch Carbodiimide. Zusätzlich wurde eine Zusammensetzung der Vernetzungslösung ermittelt, welche beim Einsatz in einer Unterdruckapparatur einen Porenstrukturkollaps durch nasschemische Vernetzung vermeidet.	
Eine erweiterte Kontrolle der Gefrierprozesse erlaubte es Struktur und Zusammensetzung verschiedener Zonen nativer Gewebe durch eine monolithische Zellträgermatrix mit durchgängiger Porenstruktur und biochemischen Schlüsselreizen nachzuahmen. Zuerst wurden drei Arten von Knochenscaffolds aus Kollagen I und Hydroxylapatit hergestellt, die Defekten kritischer Größe in Rattenoberschenkel-knochen entsprachen. Diese zeichneten sich durch eine isotrope oder eine anisotrope Porenstruktur aus und enthielten teilweise Glycosaminoglycane (GAGs). Weiterhin erfolgte die Produktion von Meniskusscaffolds aus zwei Vorstufen mit biomimetischen Anteilen an Kollagen I, Kollagen II und GAGs. Dabei verlief die Gefrierstrukturierung unter Grenzbedingungen, welche ein nahezu senkrechtes Eiskristallwachstum zu dem äußeren Temperaturgradienten erlaubten. Somit konnte der bevorzugte Verlauf von Kollagenfasern in nativem Meniskusgewebe nachgeahmt werden. Die Scaffolds waren entweder passend für „Well Plates“ der Zellkultur bemaßt oder besaßen sogar Form und Größe von authentischen Menisken.

Zuletzt wurden osteochondrale Scaffolds hergestellt, deren Zusammensetzung den jeweiligen Bereichen von Subchondralzone und verschiedenen Gelenkknorpelzonen entsprach. Kollagen I und die bioresorbierbare Calciumphosphatphase Bruschit fanden Verwendung in der Subchondralzone, während die Knorpelzonen aus Kollagen I, Kollagen II und entsprechenden biomimetischen Anteilen an GAGs bestanden. Außerdem bildete die Scaffoldporenstruktur die Volumendominierende in natürlichem Osteochondralgewebe nach, wobei die Dimensionierungen der Scaffolds Well Plates oder Perfusionsreaktoren der Zellkultur angepasst waren.	
Mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie erfolgte die Analyse von Zusammensetzung und Porenstruktur der jeweiligen Scaffoldzonen. Die Größe der Porenquerschnitte betrug (65 ± 25) µm, (88 ± 35) µm und (93 ± 42) µm für die anisotropen, die isotropen und die GAG-haltigen isotropen Knochenscaffolds. Die Meniskusscaffolds besaßen Porendurchmesser von 
(93 ± 21) µm in der inneren Meniskuszone und (248 ± 63) µm innerhalb der äußeren Meniskuszone. Im Falle der osteochondralen Scaffolds wurden Porengrößen von 
(82 ± 25) µm, (83 ± 29) µm und (85 ± 39) µm in der subchondralen, der unteren chondralen und der oberen chondralen Zone gemessen. In Abhängigkeit von den Prozessparametern zeigten die inneren Oberflächen der jeweiligen Scaffoldzonen eine spezifische Mikro- und Nanostruktur.	
Eine Prüfung des Degradationsverhaltens unter physiologischen Bedingungen ergab einen mittleren Massenverlust von (0.52 ± 0.13) %, (1.56 ± 0.10) % und 
(0.80 ± 0.10) % pro Tag für die Knochen-, Meniskus- und osteochondralen Scaffolds. Die Untersuchung der Viskositätsveränderungen während der Abkühlung unterschiedlicher Vorstufen geschah mit rheologischen Messungen. Weiterhin wurde die 3D Mikrostruktur von osteochondralen Matrices mit Mikro Computer Tomographie charakterisiert. Um einen osteochondralen Scaffold mit vier Zonen gewebeähnlich ausgerichteter Mikrostruktur zu erhalten, konnte die Scaffoldoberfläche durch ein elektroversponnenes Poly (D, L-Lactid-co-Glycolid) Vlies modifiziert werden.	
Ein „enzyme linked immunosorbent assay“ (ELISA) diente zur Evaluation des Rückhalte- bzw. Freisetzungsverhaltens von „bone morphogenetic protein 2“ 
(BMP-2) in Knochenscaffolds. Bedingt durch die hohe Präsenz von attraktiven BMP Bindungsstellen betrug die freigesetzte Menge des initial beladenen Zytokins nur weniger als 0.1 %.	

Die Eignung einer Kombination des Gefrierstrukturierungsprozesses mit 3D gedruckten Calciumphosphatsubstraten wurde anhand von osteochondralen Scaffolds überprüft, aber zeigte keine vorteilhafteren Resultate als die nicht kombinierte Vorgehensweise.	
Für die mechanische Charakterisierung unter physiologischen Bedingungen konnte ein neues Test-Setup mitsamt Auswertungsverfahren entwickelt werden. Die gemessenen Elastizitätsmoduln betrugen (37.6 ± 6.9) kPa für Knochen- und (3.14 ± 0.85) kPa für Knorpelscaffolds. Da unter physiologischen Frequenzen nur weniger als 1.0 % der eingebrachten Energie verloren ging, entsprach die Fähigkeit der Zellträgermatrices zur elastischen Energiespeicherung dem von natürlichem Knochen- und Knorpelgewebe. Bei mittleren Relaxationszeiten von (0.613 ± 0.040) sec und (0.815 ± 0.077) sec für Knorpel- und Knochenscaffolds reagieren diese vier Größenordnungen schneller als die nativen Gewebe. Außerdem waren alle produzierten Matrices dazu in der Lage zyklischen Kompressionen bei unphysiologisch hohen Frequenzen von 20 Hz zu wiederstehen, ohne an struktureller Integrität zu verlieren.
Mit dem vorgestellten neuen Verfahren konnten Scaffolds hergestellt werden, deren Ausmaß in der Nachahmung nativer Gewebe mit etablierten Methoden nicht erreichbar war und welche eine Überprüfung der Schlüsselhypothese erlaubten: Die biologische Evaluation einer anisotropen Porenstruktur in vivo zeigte eine höhere Funktionalität eingewanderter Zellen, was zu vorteilhafteren Heilungsergebnissen führte. Darüber hinaus demonstrierte eine Imitation der lokalen Zusammensetzungen in Kombination mit einer durchgängigen anisotropen Porenstruktur, welche an diejenige in nativen Geweben angenähert ist, eine Induktion von zonenspezifischer Matrixremodellierung von Stammzellen in vitro. Außerdem waren Hinweise auf eine zonale chondrogene Stammzelldifferenzierung ohne eine gesonderte Zugabe von Wachstumsfaktoren zu beobachten. 	
Somit konnte die Hypothese, dass eine verbesserte Nachahmung der hierarchischen Zusammensetzung und anisotroper Struktur von muskuloskelettalen Geweben zu einer optimierten zellulären Reaktion und somit einer besseren Heilungsqualität führt, bestätigt werden. Mit einem speziellen Fokus auf zellfreies in situ Tissue Engineering, könnten die Erkenntnisse dieser Arbeit direkt für klinische Therapien eingesetzt werden.
KW  - directional solidification
KW  - collagen
KW  - cartilage
KW  - bone
KW  - scaffold
KW  - Tissue Engineering
KW  - Knochen
KW  - Knorpel
KW  - Gerichtete Erstarrung
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-145510
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zimmermann, Marc
T1  - Einfluss der Osteotomtechnik nach Summers auf das periimplantäre Knochenangebot : Eine tierexperimentelle Studie
T1  - Influence of the osteotom technique on the periimplant bone. An animal study
N2  - Hintergrund Die Position von Implantaten im seitlichen Oberkiefer muss sich nach den prothetischen Erfordernissen richten. Die anatomischen Verhältnisse in Bezug auf die ortsständige Knochentopographie und Knochenqualität erschweren oft die gewünschte Positionierung unter dem Gesichtpunkt der Primärstabilität. Eine Verbesserung der Implantationsbedingungen ist daher anzustreben. Ziel dieser Untersuchung war es, den Einfluss der Osteotomietechnik nach Summers auf das periimplantäre Knochenangebot zu überprüfen. Methodik 5 Hunden (Amerikanische Foxhound) wurden beidseits die 3 Prämolaren im Oberkiefer extrahiert. Nach der natürlichen Ausheilungsphase wurden pro Kieferseite je 2 Implantate (3i-Osseotite) und 1 Implantat (3i-maschinierte Oberfläche) inseriert. Die Position der Implantates mit maschinierter Oberfläche war bei den Hunden variabel an Position P1, P2 oder P3, war aber rechts – und linksseitig identisch. Auf einer Kieferseite wurden die Implantate mit Hilfe der Osteotomtechnik nach Summers eingebracht. Die Gegenseite wurde ohne diese Technik herkömmlich implantiert. Nach einer sechsmonatigen Einheilungsphase wurden die Tiere zur Resektatgewinnung geopfert. Für die histometrische Auswertung wurden Dünnschliffpräparate von den Implantaten angefertigt. Ergebnisse Alle Implantate waren klinisch und histologisch erfolgreich osseointegriert. Die histometrische Analyse der periimplantären Knochendichte zeigte beim Vergleich der mittels Osteotomtechnik eingebrachten Implantate zur Kontrollgruppe im gepaarten t-Test keinen statistisch signifikanten Unterschied (p> 0,05).
N2  - The position of implants into the lateral maxilla has to comply with the prosthetic requirements. The anatomical circumstances are often difficult for a perfect implant position. The aim of the study was to show, if the osteotome technique has any influence on the density of the periimplant bone after the healing period. The premolars on both sides of the maxilla in 5 Foxhound dogs were extracted. Three 3i-Implants were inserted in each side of the maxilla, some with osteotomes and the others in standard technique. After the healing period the animals were euthanized and block biopsies containing the implant and surrounding tissues were prepared for histological analysis. Results:The histological analysis revealed no influence to the periimplant bone density between implants inserted with osteotom technique and standard technique
KW  - Zahnchirurgie
KW  - Osteotom
KW  - Knochen
KW  - Knochendichte
KW  - Zahnimplantat
KW  - Implantat
KW  - dentistry
KW  - implant
KW  - bone
KW  - bone density
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-25091
ER  -