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Tissue Engineering

Der Verlust der natürlichen Funktion von Organen und Geweben hat sich zu einem der größten Probleme des Gesundheitswesens entwickelt. Betroffen sind fast alle menschlichen Gewebe vom arthrotisch zerstörten Kniegelenk bis zu nicht mehr funktionsfähigen lebenswichtigen Organen. Die derzeit angewandten Therapiekonzepte stoßen allerdings häufig an bisher unüberwindbare Grenzen. So können künstliche Prothesen (z.B. Knie- oder Hüftgelenksprothesen) die Funktion des zu ersetzenden Gewebes oftmals nur zum Teil übernehmen. Der Funktionsverlust von Organen kann häufig nur durch Transplantation kompensiert werden. Der außerordentlich große Bedarf an Spenderorganen lässt sich jedoch bei weitem nicht decken.

Tissue Engineering

Abbildung: (A) In dreidimensionaler Zellkultur hergestelltes Knorpelgewebe (bovine Chondrozyten). (B) In Langzeitkultur entwickeltes Fettkonstrukt.

Das Tissue Engineering, d.h. die Generierung lebender Gewebe in vitro und in vivo, bietet hier vollkommen neue Lösungsansätze. Durch verschiedenste Kultivierungstechniken werden Zellen dazu angeregt, funktionsfähige Gewebe neu aufzubauen. Die von uns verfolgte Strategie nutzt dazu bioabbaubare Polymergerüste, die den Zellen als Matrix zum Aufbau des dreidimensionalen Gewebes dienen. Zellen werden aus einer Biopsie aus gesundem Gewebe eines Patienten gewonnen und in vitro vermehrt. Mit diesen Zellen werden die bioabbaubaren, dreidimensionalen Gerüste besiedelt, die durch ihre äußere Form die Dimensionen des zu bildenden Gewebes vorgeben. Unter optimierten Kulturbedingungen, angepasst an die Bedürfnisse der verwendeten Zellen, entwickelt sich in vitro über mehrere Wochen ein Gewebe, das in der Folge für die Implantation zur Verfügung gestellt werden kann. Alternativ dazu werden Strategien entwickelt, in denen eine kurzfristige, nur wenige Tage dauernde Kultivierung der Zell-Polymer-Konstrukte in vitro ausreicht, die sich dann nach Implantation in vivo in das Hostgewebe integrieren und sich dort weiterentwickeln. Am Ende der Entwicklung ist in jedem Fall das Polymergerüst abgebaut und an seiner Stelle im Idealfall ein intaktes Gewebe entstanden, das die Funktion des zu ersetzenden Gewebes übernehmen kann.

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