Untersuchungen zum Einfluss der Erdalkalimetallionenkonzentration auf die osteogene und myogene Differenzierung von humanen Fettstammzellen : am Beispiel von Ca²⁺ und Mg²⁺

Amels, Anna Maria; Eickhoff, Roman; Beier, Justus

doi:10.18154/RWTH-2026-01837

Untersuchungen zum Einfluss der Erdalkalimetallionenkonzentration auf die osteogene und myogene Differenzierung von humanen Fettstammzellen : am Beispiel von Ca²⁺ und Mg²⁺

Amels, Anna Maria^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Anna Maria Amels

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Beier, Justus (Thesis advisor)^RWTH* ; Eickhoff, Roman (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-02-09

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-01837
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1028721/files/1028721.pdf

Einrichtungen

Klinik und Lehrstuhl für Plastische Chirurgie, Hand- und Verbrennungschirurgie (533530-2 ; 937310)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
In der in-vitro-Differenzierung werden komplexe Kulturmedien eingesetzt, um mesenchymale Stammzellen zu differenzieren. Die Zusammensetzung dieser Medien stellt ein zentrales Hindernis für die klinische Anwendung dar, da viele der genutzten Substanzen in vivo mit Risiken verbunden sind. Ein Ziel im Tissue Engineering ist daher, risikobehaftete Differenzierungszusätze zu reduzieren und dennoch eine zuverlässige Differenzierung zu erreichen. Ziel dieser Dissertation war es, den Einfluss von Kalzium- und Magnesiumionen auf die osteogene und myogene Differenzierung von ASCs beziehungsweise HSKs zu untersuchen. Unter den gewählten Versuchsbedingungen konnte keine Osteogenese durch die eingesetzten Ionenverbindungen induziert werden. Es zeigte sich jedoch eine Verstärkung der frühen Phase der Osteogenese sowie ein proliferationsfördernder Effekt, was auf einen synergistischen Effekt mit dem etablierten Differenzierungsmedium hindeutet. Es ergaben sich Hinweise auf einen pro-myogenen Effekt der untersuchten Ionenverbindungen, der jedoch weiterer quantitativer Bestätigung bedarf. Insgesamt bestätigt die Arbeit die Biokompatibilität der eingesetzten Verbindungen und unterstreicht ihr Potenzial für Anwendungen im Tissue Engineering. Kalzium- und Magnesiumionen konnten Differenzierungsprozesse unterstützen, etablierte Supplemente jedoch nicht vollständig ersetzen.

Complex culture media are commonly used to direct the differentiation of mesenchymal stem cells in vitro. However, their composition presents a major challenge for clinical application, as many components carry potential in vivo risks. A key goal in tissue engineering is therefore to reduce potentially hazardous supplements while maintaining effective differentiation. This dissertation investigated the effects of calcium and magnesium ions on the osteogenic and myogenic differentiation of ASCs and HSKs. Under the experimental conditions applied in this work, osteogenesis could not be induced by these ions alone. Nevertheless, early osteogenic phases were enhanced, and cell proliferation increased, suggesting a synergistic interaction with the established differentiation medium. There were also indications of a pro-myogenic effect of the ions, which require further quantitative validation. Overall, the results confirm the biocompatibility of the applied compounds and highlight their potential for tissue engineering applications. Under the conditions used in this study, calcium and magnesium ions supported differentiation processes but could not fully replace established supplements.

OpenAccess:
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