Modifizierung von Kollagenmatrizes zur Verbesserung der Angiogenese : Eigenschaften von heparinisierten und mit VEGF beladenen Kollagenschwämmen

Grieb, Gerrit Christian; Pallua, Norbert

doi:1556

Modifizierung von Kollagenmatrizes zur Verbesserung der Angiogenese : Eigenschaften von heparinisierten und mit VEGF beladenen Kollagenschwämmen = Modification of collagen matrices for enhanced angiogenesis : Characteristics of heparinized collagen sponges loaded with Vascular Endothelial Growth Factor

Grieb, Gerrit Christian (Author)

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Gerrit Christian Grieb

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2006

UmfangVI, 109 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Pallua, Norbert (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2006-06-26

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-15565
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61326/files/Grieb_Gerrit.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; Angiogenese (frei) ; Kollagen (frei) ; Vascular endothelial Growth Factor (frei) ; angiogenesis (frei) ; collagen (frei) ; VEGF (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Künstlicher Gewebsersatz stellt bei der Therapie von großflächigen Hautdefekten eine vielversprechende Alternative dar. Allerdings können viele der bisher kommerziell erhältlichen Produkte, aufgrund einer sehr niedrigen angiogenetischen Potenz, nur zur temporären Deckung angewandt werden. Eine Immobilisation von Wachstumsfaktoren könnte die starke in vivo-Degradation der Wachstumsfaktoren verhindern und zu einer Steigerung der Vaskularisierung führen. Mit Heparin und EDC modifizierte Kollagenschwämme werden mit Kontrollgruppen (nicht modifizierte) auf die in vitro-release-Kinetik von Wachstumsfaktoren und auf ihre biologische Wirkung in der Endothelzellkultur untersucht. Durch den Einsatz von EDC (ethylen carbodiimid) wird eine Bindung von Heparin an Kollagenschwämme und gleichzeitig eine Vernetzung der Schwämme selbst erreicht. Dadurch entstehen verschiedene Gruppen von Schwämmen (Größe: 5*5*5 mm): 0mg EDC und 0 mg Heparin pro mg Kollagen (Kontrolle); 1mg EDC und 0mg Heparin; 1 mg EDC und 1 mg Heparin; 2mg EDC und 1 mg Heparin. Die Schwämme werden mit dem Wachstumsfaktor VEGF (vascular endothelial growth factor) beladen ( 10 ng /Schwamm) und die in vivo Freisetzung von VEGF über 48 Stunden ( mit / ohne Kollagenase) durch ELISAs quantifiziert. Weiterhin wird die Endothelzellproliferation (HUVECs) unter Einfluss der verschiedenen Kollagenschwämme untersucht. Der Proliferationszuwachs wird mit Hilfe des BrdU-Tests und die absolute Zellzahl durch Auszählen in der Neubaukammer nach 1, 3 und 5 Tagen ermittelt. Beim Vergleich der in vitro-release-Kinetiken weisen die modifizierten, insbesondere die mit Heparin modifizierten Schwämme im Gegensatz zu den nativen Schwämmen eine langsamere Freisetzung von VEGF auf. Dies gilt sowohl für Versuchsreihen bei Raumtemperatur und 37°C als auch für Versuchsreihen mit einem in vitro simulierten Abbau der Kollagenschwämme durch Kollagenase. Auch in der Endothelzellkultur zeigen die mit Heparin modifizierten Schwämme den stärksten Proliferationsreiz und die größte absolute Zellzahl. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Bindung von VEGF an mit Heparin modifizierte Kollagenschwämme die Endothelzellproliferation gesteigert werden kann. Neben VEGF stellt die alleinige Modifizierung des Schwammes einen Großteil des proliferativen Effekts dar.

As a therapy for large skindefects (e.g. diabetic ulceras) artificial skin substitutes are promising alternatives. Unfortunately most of the common products have a very low angiogenetic potential and therefor can be used only temporarely. The immobilisation of growth factors could prevent the strong in vivo-degradation of growth factors and could enhance angiogenesis. In this study the in vitro-release of VEGF of modified and non modified (Control group) collagen sponges and their biological effects in the endthelial cell culture will be determined. Due to the use of EDC (ethylen carbodiimid) a crosslinking of heparin to collagen and a crosslinking of the collagen sponge itself can be achieved. By varying the amount of EDC and heparin the following groups of sponges ( size of 5*5*5 mm) are formed: 0mg EDC and 0 mg heparin per mg collagen (Control); 1mg EDC and 0mg heparin; 1 mg EDC and 1 mg heparin; 2mg EDC and 1 mg heparin. The sponges are loaded with the growth factor VEGF (vascular endothelial growth factor) (10 ng/sponge) and the in vitro release of VEGF for 48 hours (with/ without collagenase) is quantified by Enzym-Linked Immuno Sorbent Assays (ELISAs). Furthermore under the influence of the modified collagen sponges the proliferation of endothelial cells (HUVECs) is investigated. The increase of proliferation is determined by the BrdU-test and the total amount of cells by counting the cells in the Neubaukammer after 1, 3 and 5 days. In comparison to the native sponges the in vitro-release of the modified, especially with heparin modified sponges, show a slower release of VEGF at different temperatures (roomtemperature and 37°C) as well as at experiments with an in vitro degradation of the collagen sponges caused by collagenase. Even in the cell culture the heparinized sponges show the strongest stimulus of proliferation and the highest total amount of cells. The results show that binding VEGF to heparin modified collagen sponges induces an increase of the endothelial cell proliferation. Apart from VEGF, the crosslinking of the collagen sponges itself has an angiogenetic potential.

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