Biologische und physikochemische Charakterisierung sowie 3D-Wachstum von Zellen auf Matrices aus nativem Kollagen für den Einsatz in der Medizin

Lau, Carsten Udo; Knüchel-Clarke, Ruth

doi:urn:nbn:de:hbz:82-20050357

Biologische und physikochemische Charakterisierung sowie 3D-Wachstum von Zellen auf Matrices aus nativem Kollagen für den Einsatz in der Medizin

Lau, Carsten Udo (Author)

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Carsten Udo Lau

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangXIII, 171 S., [19] Bl. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Univ., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Knüchel-Clarke, Ruth (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-02-10

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-20050357
DOI: 10.18154/RWTH-CONV-121591
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59845/files/59845.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Biowissenschaften, Biologie (frei) ; Kollagen (frei) ; Hautersatz (frei) ; 3D (frei) ; Porengröße (frei) ; Tissue Engineering (frei) ; in vitro-Zytotoxizität (frei) ; CAM (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Kollagenschwämme werden in der Medizin aufgrund ihrer guten biologischen und physikochemischen Eigenschaften als Medikamententräger, rekonstruktiver Hautersatz oder zur Defektauffüllung nach Brandverletzungen eingesetzt. Derzeit sind verschiedene kollagene Matrices im klinischen Einsatz und kommerziell erhältlich. In der vorliegenden Studie wurde eine neue kollagene Matrix untersucht, deren medizinischer Einsatz als Hämostyptikum und zur Wundabdeckung projektiert ist. Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Zertifizierung des Kollagenschwammes als Medizinprodukt. Die in dieser Arbeit untersuchten Kollagenschwämme wurden großtechnisch hergestellt. Sie stammten aus einer porösen Kollagenplatte, die in mehrere Schichten aufgespalten wurde. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Studie lag auf der biologischen und physikochemischen Charakterisierung von Matrices aus definierten Schichten, insbesondere aus Ober-, Mittel- und Unterschicht. Bestandteil der Arbeiten waren in vitro-Zytotoxizitätsuntersuchungen anhand Materialextrakttests mit der Fibroblastenzellinie L929 gemäß ISO 10993-5. Der Einfluß von Gamma-sterilisierten Matrices sowie unterschiedlich lang entgaster, Plasma-sterilisierter Schwämme auf das Zellwachstum ist ebenso wie der konzentrationsabhängige Einfluß von Insulin (als ein möglicher Wirkstoff für den Einsatz der Schwämme als Medikamententräger) mit L929-Zellen getestet worden. Des weiteren wurde die Mikrostruktur (Porenflächen und -durchmesser) per ESEM sowie das Degradationsverhalten der Schwämme in verschiedenen Medien (A. bidest., HUVEC- und GM7373-Medium) analysiert. Ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen war das in vitro-Wachstumsverhalten von Zellen (L929-Fibroblasten, GM7373-Endothelzellen, PC12-neuroektodermale Zellen) auf nicht modifizierten und EDC/NHS-vernetzten Kollagenschwämmen in Abhängigkeit von verschiedenen Besiedlungs- und Kultivierungstechniken. Ausblickend auf zukünftige in vivo-Studien im Schweinemodell, sind die Verträglichkeit und Resorption der kollagenen, Gamma-sterilen Ursprungsmatrices im Chorionallantois-Membran-Modell von Hühnerembryonen geprüft worden.

Collagen sponges are used in medicine because of their good biological and physicochemical properties and suitability for drug delivery, reconstructive skin surgery, and replacing lost tissue in subjects with burn injuries. A number of collagen matrices are currently in clinical use and available commercially. This study was conducted to investigate a new collagen matrix intended for medical use as a hemostyptic and for dressing wounds. The results constitute an important contribution in obtaining certification for the collagen sponge as a medical device. The collagen sponges investigated in this paper were manufactured on a large scale from a porous collagen sheet comprising several layers. One of the main intentions of this study was the biological and physicochemical characterization of matrices from defined layers, especially from the upper, middle and lower layer. The research work involved in vitro cytotoxicity studies on the basis of material extract tests with fibroblast cell line L929 in accordance with ISO 10993-5. The effect on cell growth of Gamma-sterilized matrices and that of plasma-sterilized sponges exposed to different degassing times was studied with L929 cells, as was the concentration-dependent effect of insulin (as a drug potentially suitable for delivery via collagen sponge). In addition, the microstructure (pore surface and diameter) was analyzed by ESEM and the degradation behavior of the sponges was studied in various media (bidistilled water, HUVEC and GM7373 medium). Another focus of the studies was the in vitro growth behavior of cells (L929 fibroblasts, GM7373-endothelial cells, PC12-neuroectodermal cells) on non-modified and EDC/NHS-crosslinked collagen sponges in association with various colonization and cultivation methods. The tolerability and absorption of collagenous Gamma-sterilized original matrices were studied in a chick embryo chorioallantoic membrane model in preparation for future in vivo studies in porcine models.

OpenAccess:
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