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Adipose tissue-derived stromal cells (ASCs) represent a capable source for cell-based therapeutic approaches. For monitoring a cell-based application in vivo, magnetic resonance imaging (MRI) of cells labeled with iron oxide particles is a common method. It is the aim of the present study to analyze potential DNA damage, cytotoxicity and impairment of functional properties of human (h)ASCs after labeling with citrate-coated very small superparamagnetic iron oxide particles (VSOPs). Cytotoxic as well as genotoxic effects of the labeling procedure were measured in labeled and unlabeled hASCs using the MTT assay, comet assay and chromosomal aberration test. Trilineage differentiation was performed to evaluate an impairment of the differentiation potential due to the particles. Proliferation as well as migration capability were analyzed after the labeling procedure. Furthermore, the labeling of the hASCs was confirmed by Prussian blue staining, transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution MRI. Below the concentration of 0.6 mM, which was used for the procedure, no evidence of genotoxic effects was found. At 0.6 mM, 1 mM as well as 1.5 mM, an increase in the number of chromosomal aberrations was determined. Cytotoxic effects were not observed at any concentration. Proliferation, migration capability and differentiation potential were also not affected by the procedure. Labeling with VSOPs is a useful labeling method for hASCs that does not affect their proliferation, migration and differentiation potential. Despite the absence of cytotoxicity, however, indications of genotoxic effects have been demonstrated.
In der Plastischen Chirurgie erfordert die Rekonstruktion von ästhetisch anspruchsvollen Bereichen in vielen Fällen die Wiederherstellung von subkutanem Fettgewebe. Neben chirurgischen Rekonstruktionen könnte das Tissue Engineering von Fettgewebe einen wertvollen Beitrag leisten. Jedoch bringt es vielschichtige Herausforderungen mit sich und ist zum aktuellen Zeitpunkt nur limitiert möglich. Ein Ansatz ist die Schaffung einer Trägermatrix zur Besiedelung und Differenzierung von Stammzellen. Auf dieser Basis sollten in der vorliegenden Arbeit zwei Teilbereiche untersucht werden. In dem ersten Teilbereich erfolgten Untersuchungen verschiedener Gewinnungsmethoden von ASCs aus dem subkutanen Fettgewebe bezogen auf ihr Effizienz. Die untersuchten Liposuktionstechniken zeigten eine deutlich höhere Effizienz gegenüber der mechanischen Gewinnungsmethode bezogen auf die gewonnene Zellzahl. In den Viabilitätsuntersuchungen zeigte sich eine ähnliche Tendenz. ASCs aller drei Gewinnungsmethoden proliferierten durchaus gleich gut, jedoch zeigten die histologischen und quantitativen Adipogeneseuntersuchungen tendenziell mehr Lipidbildung bei den Liposuktionstechniken.
Das übergeordnete Ziel des zweiten Abschnittes dieser Arbeit war es eine Trägermatrix auf Hyaluronsäure-Basis mit dem vielseitig modifizierbarem Crosslinker Polyglycidol zu untersuchen, sie mit mesenchymalen Stammzellen aus dem Fettgewebe zu besiedeln und diese adipogen zu differenzieren. Des Weiteren erfolgten erste Versuche die Hydrogele mit funktionellen Gruppen zu modifizieren um eine Verbesserung der Adhäsion der Zellen im Hydrogel zu erreichen. Die unmodifizierten Hydrogele waren zu jeder Zeit stabil in ihrer Form und zeigten nach Besiedelung mit ASCs eine gleichmäßige Verteilung der Zellen im Gel. Auch ließ sich die Adipogenese histologisch visualisieren und biochemisch bestätigen. Die inkorporierten Peptide brachten eine peptidabhängige und konzentrationsabhängige Veränderung der Zellverteilung im Hydrogel. Eine Steigerung der Funktionalität der Zellen bezogen auf das Überleben und die Adipogenese konnte in diesen ersten Versuchen noch nicht gezeigt werden.
Generell zeigt sich eine Eignung der hyaluronsäurebasierten mit Polyglycidol-verlinkten Hydrogele für das Tissue Engineering von Fettgewebe. Weitere Untersuchungen bezüglich der Modifikation der Hydrogele mit adhäsiven und adipogenen funktionellen Gruppen bietet sich daher an und könnte ein fettgewebsähnliches Umgebungsmilieu hervorbringen.