h1

001024868 001__ 1024868
001024868 005__ 20260219060001.0
001024868 0247_ $$2HBZ$$aHT031380965
001024868 0247_ $$2Laufende Nummer$$a45033
001024868 0247_ $$2datacite_doi$$a10.18154/RWTH-2026-00387
001024868 037__ $$aRWTH-2026-00387
001024868 041__ $$aEnglish
001024868 082__ $$a540
001024868 1001_ $$0P:(DE-82)IDM07470$$aMöhl, Ninon$$b0$$urwth
001024868 245__ $$aSynthetic anisotropic multiphasic hydrogels for in vitro tissue models$$cvorgelegt von Ninon Dorothea Colette Lucienne Möhl, M. Sc.$$honline
001024868 260__ $$aAachen$$bRWTH Aachen University$$c2025
001024868 260__ $$c2026
001024868 300__ $$a1 Online-Ressource : Illustrationen
001024868 3367_ $$02$$2EndNote$$aThesis
001024868 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
001024868 3367_ $$2BibTeX$$aPHDTHESIS
001024868 3367_ $$2DRIVER$$adoctoralThesis
001024868 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation
001024868 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION
001024868 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2025$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2025$$gFak01$$o2025-12-01
001024868 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2026
001024868 5203_ $$aDie Regeneration komplexer, hierarchisch organisierter menschliches Gewebe und Organe erfordert Ansätze, die den Zellen eine gerichtete Orientierung ermöglichen. Während die meisten injizierbaren Hydrogele eine minimalinvasive Verabreichung sowie anpassbare Eigenschaften wie Steifigkeit und Abbaubarkeit bieten, bleiben sie überwiegend isotrop und präsentieren keine zellulären Führungssignale. Um diese Einschränkung zu überwinden, wurden multiphasische anisotrope Hydrogele entwickelt, die externe Auslöser (elektrischer, Licht-, Schall- oder magnetischer Stimulus) oder mechanische Orientierung nutzen. Eine aufstrebende Methode beinhaltet den Einsatz von stabförmigen Mikrogelen als Bausteine für Gewebemodelle. Sie bieten Injektabilität, Porosität und biochemische Funktionalität, um Zellen in dreidimensionalen (3D) Gewebemodellen zu führen. Stabmikrogele können sowohl als strukturelle Vorlage als auch als strukturelle Orientierung eingesetzt werden, und beide Ansätze werden unter Verwendung von Mikrofluidik entwickelt und in dieser Arbeit diskutiert. Aufbauend auf der Idee von Stabmikrogelen als strukturelle Vorlagen entwickelten wir ein vollständig synthetisches 3D-Nierenkrankheitsmodell, das aktuelle Einschränkungen bestehender In-vitro-Systeme überwindet. Derzeitige Nierenorganoide oder mikrofluidische Plattformen weisen Mängel hinsichtlich der Gewebereifung, Skalierbarkeit und Kontrolle der räumlichen Organisation auf. Unsere Plattform besteht aus einer compartmentalisierten Hydrogelmatrix auf Basis von Poly(ethylenglykol) (PEG), die anisometrische PEG-Mikrogele einschließt. Diese ermöglichen die strukturelle Organisation einer Dreifach-Kokultur wichtiger renaler Zelltypen, darunter Epithelzellen (CD10$^+$), Endothelzellen (CD31$^+$) und Perizyten (PDGFR$\beta^+$). Die Stabmikrogele wurden mittels Plug-Flow-Mikrofluidik hergestellt, um enzymatisch abbaubare Stabmikrogele zu erzeugen, die Modularität und räumliche Kontrolle bieten. Die Funktionalität unseres Modells wurde durch die Induktion von Fibrose mittels TGF$\beta$ validiert und unterstreicht das Potenzial dieses Systems als skalierbares und anpassbares Krankheitsmodell. Darüber hinaus wurde eine robuste und skalierbare Methode etabliert, um abbaubare Stabmikrogele in einem mikrofluidischen Hochdurchsatzverfahren herzustellen. Hierbei wurde ein kombinatorischer Ansatz aus Step-Emulsifizierung, gefolgt von konsekutiver Tröpfchenverteilung und Einengung in einem einzigen mikrofluidischen Gerät, entwickelt. Die elongierten Tröpfchen können anschließend durch UV-Licht vernetzt werden. Das Potenzial des mikrofluidischen Designs werden durch den Einsatz zweier fotoinduzierter PEG-basierter Polymerisationschemien verdeutlicht, die direkt miteinander verglichen wurden. Im Vergleich zu anderen mikrofluidischen Techniken konnten wir signifikant höhere Produktionsraten in einer für Gewebemodelle relevanten Größenordnung erzielen. Unter Verwendung von Stabmikrogelen als strukturelle Orientierung berichten wir über Fortschritte mittels compartmentalisierter Jet-Polymerisation, einer mikrofluidischen Technik, die die kontinuierliche Herstellung von Stabmikrogelen mit einstellbarer Steifigkeit, Seitenverhältnissen und Größen bis hinunter zu 3~µm ermöglicht. Diese ultradünnen Stabmikrogele können mittels eines neu entwickelten Nachfunktionalisierungsprotokolls magnetisierbar gemacht werden. Zusätzlich wurde diese Methode eingesetzt, um ultraweiche und poröse Varianten mit Porengrößen im Bereich von 2–5~µm herzustellen. Beide Mikrogeltypen wurden in Zellexperimenten eingesetzt und zeigten vielversprechende Ergebnisse, wenn sie als magnetoresponsive Mikrogele innerhalb eines Anisogels oder als 3D-zellassemblierte Gewebekonstrukte integriert wurden. Abschließend führt diese Arbeit einen alternativen Vernetzungsansatz für die elastische Hydrogelmatrix des Anisogel-Systems ein. Ein PEG-basiertes Hydrogel, das durch dynamische kovalente Bindungen vernetzt ist, wurde synthetisiert und analysiert. Verschiedene Polymerarchitekturen wurden verglichen und ihr Einfluss auf die Hydrogeleigenschaften untersucht. Darüber hinaus wurden verschiedene biokompatible Katalysatoren eingeführt, um die Reaktionskinetik bei physiologischem pH-Wert zu verbessern. Dies macht diese Hydrogelmatrix vielversprechend für zukünftige Zellexperimente.$$lger
001024868 520__ $$aThe regeneration of complex, hierarchically organized native tissue and organs requires approaches that can provide directional guidance for cells. While most injectable hydrogels enable minimally invasive delivery and adaptable properties such as stiffness and degradation cues, they remain mostly isotropic and do not present cellular guidance cues. To overcome this limitation, multiphasic anisotropic hydrogels have been developed, employing external triggers (electrical, light, sound, or magnetic stimuli) or mechanical deposition. One emerging approach involves the use of rod-shaped microgels as tissue engineering building blocks. They offer injectability, porosity, and biochemical functionality to guide cells in three-dimensional (3D) tissue engineering constructs. A fully synthetic 3D kidney disease model designed to overcome current limitations in in vitro systems was developed. Current kidney organoid or microfluidic platforms lack mature tissue development, scalability, and control over spatial organization. Our platform is composed of a compartmentalized poly(ethylene glycol) (PEG)-based hydrogel matrix comprising anisometric PEG microgels that enable structural organization of a triple co-culture of key renal cell types, including epithelial cells (CD10$^+$), endothelial cells (CD31$^+$), and pericytes (PDGFR$\beta^+$). The functionality of our model was validated by inducing fibrosis through TGF$\beta$, highlighting the potential of this system as a scalable and tunable disease model. Furthermore, a robust and scalable method has been established to produce degradable rod microgels in a microfluidic high-throughput manner. Here, a combinative approach of step-emulsification followed by consecutive droplet distribution and confinement on a single microfluidic device was developed. The potential and feasibility of the microfluidic design are highlighted by using two photo-initiated PEG-based polymerization chemistries and comparing them side by side. Furthermore, we report advances using compartmentalized jet polymerization, a microfluidic technique that now enables the continuous production of rod microgels with adjustable stiffness, aspect ratios, and sizes as small as 3 µm. These ultra-thin rod microgels can be rendered magnetic using a novel post-functionalization protocol developed in this thesis. Additionally, this method is used to produce ultra-soft and porous variants with pore sizes in the range of 2–5 µm. Both microgel types were employed in cell experiments, showing promising results when integrated as magneto-responsive microgels inside an Anisogel or as 3D cell-assembled tissue constructs. Finally, this thesis introduces an alternative cross-linking approach to the elastic hydrogel matrix used for the Anisogel system. A PEG-based hydrogel cross-linked through dynamic covalent bonds is synthesized and analyzed. Different polymer architectures were compared and their influence on the hydrogel properties assessed. Furthermore, different biocompatible catalysts are introduced to enhance the reaction kinetics at physiological pH making this hydrogel matrix promising for future cell experiments.$$leng
001024868 536__ $$0G:(GEPRIS)445703531$$aDFG project G:(GEPRIS)445703531 - KFO 5011: Integration neuer Methoden zur Verbesserung von translationaler Nierenforschung (445703531)$$c445703531$$x0
001024868 588__ $$aDataset connected to Lobid/HBZ
001024868 591__ $$aGermany
001024868 653_7 $$ahydrogels
001024868 653_7 $$ain vitro tissue models
001024868 653_7 $$amicrofluidics
001024868 653_7 $$apolymers
001024868 7001_ $$0P:(DE-82)IDM03492$$aDe Laporte, Laura$$b1$$eThesis advisor$$urwth
001024868 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00066$$aPich, Andrij$$b2$$eThesis advisor$$urwth
001024868 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/1024868/files/1024868.pdf$$yOpenAccess
001024868 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/1024868/files/1024868_source.zip$$yRestricted
001024868 909CO $$ooai:publications.rwth-aachen.de:1024868$$popenaire$$popen_access$$pVDB$$pdriver$$pdnbdelivery
001024868 915__ $$0StatID:(DE-HGF)0510$$2StatID$$aOpenAccess
001024868 9141_ $$y2025
001024868 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM07470$$aRWTH Aachen$$b0$$kRWTH
001024868 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM03492$$aRWTH Aachen$$b1$$kRWTH
001024868 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM00066$$aRWTH Aachen$$b2$$kRWTH
001024868 9201_ $$0I:(DE-82)154610_20140620$$k154610$$lLehrstuhl für Makromolekulare Materialien für die Medizin$$x0
001024868 9201_ $$0I:(DE-82)150000_20140620$$k150000$$lFachgruppe Chemie$$x1
001024868 961__ $$c2026-02-18T08:50:07.985550$$x2026-01-09T11:13:45.140772$$z2026-02-18T08:50:07.985550
001024868 9801_ $$aFullTexts
001024868 980__ $$aI:(DE-82)150000_20140620
001024868 980__ $$aI:(DE-82)154610_20140620
001024868 980__ $$aUNRESTRICTED
001024868 980__ $$aVDB
001024868 980__ $$aphd