Funktionalisierung von PLLA-Nanofasern mittels integrinbindender RGD-Sequenzen im Rahmen des Tissue Engineering

Im klinischen Alltag stellt die Versorgung von Knochendefekten bei nur geringer Verfügbarkeit des körpereigenen Materials eine große Herausforderung dar. Das Tissue Engineering bietet eine geeignete Methode zur Produktion von Knochenersatzmaterial. Hierbei wird körpereigenenes Material unter Lab...

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Bockelmann, Sarah Kristin
Beteiligte: Schofer, Markus (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2017
Medizin
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Im klinischen Alltag stellt die Versorgung von Knochendefekten bei nur geringer Verfügbarkeit des körpereigenen Materials eine große Herausforderung dar. Das Tissue Engineering bietet eine geeignete Methode zur Produktion von Knochenersatzmaterial. Hierbei wird körpereigenenes Material unter Laborbedingungen (in vitro) gezüchtet und dem Organismus replantiert. Vorausgehende Arbeiten konnten in Elektrospinnprozessen biokompatible Scaffolds aus Kollagenfasern herstellen, welche ein gutes Angehen und Differenzieren von humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSC) ermöglichten. Der Nachteil dieser Kollagen-Scaffolds lag jedoch in der geringen mechanischen Stabilität. In den Forschungsergebnissen zeigte sich, dass die osteoinduktive Wirkung von Kollagen auf eine Aminosäuresequenz Arginin-Glycin-Asparaginacid (RGD) zurückzuführen ist. Ziel dieser Arbeit war es die osteoinduktive Wirkung des Kollagens mit Hilfe von RGD-Sequenzen mit den mechanisch stabileren Poly(L-lactid)Nanofasern (PLLA) zu verbinden. Hierzu erfolgte die Zellkultivierung von hMSC über 22 Tage unter osteoinduktiven Bedingungen und Wachstumsbedingungen auf PLLANanofaserscaffolds. Es wurden quantitative Bestimmungen der hMSCDifferenzierungsmarker Osteocalcin, Kollagen und Alkalischer Phosphatase über RealtimePCR und Fluoreszensmikroskopie durchgeführt. Es wurden eine lineare und eine zyklische RGD-Sequenz miteinander verglichen sowie unterschiedliche Einbringungsverfahren der Sequenzen in die Faser untersucht. Die RGD-Sequenzen wurden mittels Suspension und mittels Emulsion in die Faser eingebracht sowie nach Plasmabehandlung des PLLAScaffolds und Kopplungen von EDC (1-Ethyl-3(3dimethylaminopropyl) carbodiimid) und NHS (N-Hydroxysulfosuccinimid) an die Oberfläche der Faser gekoppelt. Die strukturellen Veränderungen auf die Fasereigenschaften der unterschiedlichen Behandlungsmethoden wurden mittels Elektronenmikroskopie (Beurteilung Faserdurchmesser und Kontaktwinkel) und Zugdehnungsmessgerät (Beurteilung der Reißfestigkeit) beurteilt. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die zyklisch angeordnete RGD-Sequenz eine signifikant höhere Zelldifferenzierung (p<0,016) gegenüber der linearen Variante bei jedoch gleicher Zellzahl aufweist. Die mittels Emulsion eingebrachten Sequenzen boten keinen signifikanten Vorteil gegenüber der mittels Suspension eingebrachten Fasern (p>0,05). Das Kopplungsverfahren mittels Plasmabehandlung erbrachte eine Tendenz zur vermehrten Osteoinduktivität (Steigerung der Genprodukte aus der RealtimePCR der Alkalischen Phosphatase, Osteocalcin und Kollagen) gegenüber der unbehandelten PLLA-Faser. Die Fasereigenschaften änderten sich durch die vorgenommenen Einbringungs- oder Kopplungsverfahren nicht signifikant. Diese Arbeit konnte zeigen, dass alle aufgeführten Verfahren für die Einbringung der osteoinduktiven RGD-Sequenzen geeignet sind. Die zyklische RGD Variante zeigt sich induktiver als die lineare und steigert die Zelldifferenzierung insbesondere als Oberflächenkontakt nach Plasmabehandlung der Faser. Ein Nachweisverfahren welches die Quantität der RGD-Sequenzen an der Faseroberfläche darstellen kann, um die osteoinduktive Wirkung zu optimieren und es zu einem möglichen Träger für das Tissue Engineering zu machen, sollte entwickelt werden.
Beschreibung:83 pages.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2017.0156