Plastische Chirurgie

Titankammer verbessert Möglichkeiten der Gewebezüchtung

Eine neuartige Titankonstruktion ermöglicht die Gewebezucht gegen einen Gendefekt, mit der eine bessere Durchblutung des neu gebildeten Gewebes gefördert wird. Der Entwickler wird mit deutschem Wissenschaftspreis ausgezeichnet.

Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) konnten jetzt mit einer neuartigen Titankammer künstliches Gewebe züchten, das Patienten mit Gewebedefekten transplantiert werden kann.

Die Gewebezüchtung im Labor war in der Vergangenheit oft kein Problem. Wurde das Verfahren jedoch am Patienten angewendet, scheiterte es bisher meistens an der mangelhaften Durchblutung der neu gebildeten Gewebe. Im Kleintiermodell der Ratte untersuchte Arkudas anhand einer künstlichen arteriovenösen Gefäßschleife (AV-Loop) die Gefäßneubildung in Knochengerüsten sowie in Gewebeklebern.

Durch eine Teflonkammer, in der das neu gezüchtete Gewebe zusammen mit der Gefäßschleife platziert wurde, konnte die Gefäßschleife unabhängig von weiteren äußeren Einflüssen des Organismus isoliert untersucht werden. In seiner Habilitationsschrift mit dem Titel „Optimierung der Vaskularisation von axial durchbluteten Matrizes im Tissue Engineering“ dokumentiert Arkudas diese Erkenntnisse. „Unsere Forschergruppe konnte zeigen, dass eine verbesserte Durchblutung das Zellüberleben in Knochengewebe und die Gefäßneubildung in dem Gewebe um die Gefäßschleife herum steigert“, sagte Prof. Horch. Außerdem wurde der Einfluss verschiedener Gewebekleber auf die Gefäßneubildung untersucht.

Neuartige Titankammer hilft Knochen durch Gewebezüchtung zu ersetzen
Der „Durchbruch“ bei der Gewebezüchtung gelang den Erlanger Forschern aber schließlich durch den Einsatz einer neuartigen perforierten Titankammer, die eine zusätzliche Gefäßneubildung (Vaskularisation) von außen ermöglichte. Die Titankammer für die Gewebezüchtung war zusammen mit Materialwissenschaftlern der Technischen Fakultät der FAU konstruiert worden. „Dr. Arkudas konnte damit jetzt erstmals zeigen, dass die Gefäße, die von außen durch die Poren der Titankammer in das Gewebe einsprießen, Anschluss an die neu gebildeten Gefäße aus dem AV-Loop erhalten, sodass eine Transplantation auch dieser Gefäße anhand der Gefäßschleife möglich ist“, erläuterte Horch.
„Dies ist entscheidend, da beim Menschen die neu gezüchteten Gewebe zunächst an einer anderen Stelle im Körper vorbereitet werden sollen, bevor sie dann in den Gewebedefekt, der durch Bestrahlung, Unfall oder Infektion vorgeschädigt ist, mit Anschluss an die Durchblutung transplantiert werden.“ Ein weiterer Vorteil der Titankammer sei die mögliche Kombination mit der operativen Versorgung von Knochendefekten (Osteosyntheseverfahren). Die Transplantation von gezüchteten Knochengeweben in Knochendefekte werde derzeit näher erforscht. Horch: „Sollten mithilfe der Titankammern Knochendefekte heilen, sind die plastischen Chirurgen aus Erlangen dem Ziel, Gewebedefekte mittels individuell geformter und dem jeweiligen Bedarf angepasster durchbluteter Gewebekonstrukte auszuheilen, wieder einen entscheidenden Schritt näher gekommen.“

Grundlage für den ausgezeichneten Forschungserfolg ist nach Ansicht von Horch die gute Vernetzung innerhalb der FAU – sowohl zwischen den einzelnen Disziplinen innerhalb der Medizinischen Fakultät als auch zwischen den einzelnen Fakultäten. Die Werkstoffwissenschaftler der Technischen Fakultät (Prof. Dr. Carolin Körner, Prof. Dr. Robert F. Singer, Prof. Dr. Peter Greil und Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini) hatten die Titankammern für die Gewebezüchtung konstruiert. Die Bildgebung bei der Darstellung der Durchblutungsveränderungen wurde gemeinsam mit Prof. Dr. Willi A. Kalender (Medizinische Physik) und PD Dr. Andreas Hess (Pharmakologie und Toxikologie) anhand spezieller neuer Methoden erarbeitet. Schließlich habe, so Horch, die FAU die Forschung auch mit dem EFI-Programm (Emerging Fields Initiative) gefördert und damit einen wichtigen Impuls gesetzt.

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