Dokument: Biokompatibilität von dreidimensionalen Knochenersatzmaterialien mit humanen Vorläuferzellen
| Titel: | Biokompatibilität von dreidimensionalen Knochenersatzmaterialien mit humanen Vorläuferzellen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=51630 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20191126-093130-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Sine, Anna [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. Handschel, Jörg [Gutachter] Prof. Dr. Ommerborn, Michelle [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Knochenersatzmaterialien, ICBM, USSC, Biokompatibilität | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die Überbrückung großer Knochendefekte stellt nach wie vor eine Herausforderung in der invasiven Humanmedizin und Zahnmedizin dar. Eine vielversprechende Alternative zur autologen Transplantation von Knochenmaterial bietet das osteogene Tissue Engineering. Hierbei wird ein extrakorporal hergestelltes Konstrukt aus einem Knochenersatzmaterial, geeigneten Zellen und Wachstumsfaktoren in einen Knochendefekt eingebracht.
Ziel dieser Studie war es, die Biokompatibilität von verschiedenen Knochenersatzmaterialien wie ICBM (insoluble collagenous bone matrix), BioOss® Collagen und NanoBone® mit humanen mesenchymalen Stammzellen aus Nabelschnurblut (unrestricted somatic stem cells = USSCs) zu untersuchen. Dazu wurden die Nabelschnurblutstammzellen auf den Biomaterialien ausgesät und anschließend einen und sieben Tage auf diesen kultiviert. Neben der Bestimmung des Attachments und der Proliferation der USSCs auf den Trägern durch CyQuant®-Assay am Tag eins und sieben, wurden zusätzlich die Ergebnisse aus Toxizitätsmessungen mittels CytoTox-ONE® als Maß für die Biokompatibilität dieser Scaffolds genommen. Für die morphologische und strukturelle Analyse der Knochenersatzmaterialien wurden Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen und eine µ-CT-Analyse der Materialien durchgeführt. Mit Hilfe von Lebendzell-Fluoreszenzmikroskopie konnte die Anwesenheit und die Position von lebenden Nabelschnurblutstammzellen auf einem Knochenersatzmaterial nach Färbung mit CellTracker Orange ermittelt werden. Die Ergebnisse der CyQuant®-Analyse zeigen, dass das Zellattachment und die Proliferation der USSCs auf ICBM am besten waren, gefolgt von BioOss® Collagen. Auf dem rein synthetischen NanoBone® aus Hydroxylapatit (HA) ging die Zellzahl nach einer siebentägigen Kultivierung sogar leicht zurück. Diese Ergebnisse konnten durch Toxizitätsmessungen unterstützt werden. Hier zeigte sich ICBM als zellfreundlichste Matrix mit der geringsten Toxizität. Die anderen Materialien waren im Vergleich zu ICBM weniger zellfreundlich, wobei die Zelltoxizität insgesamt als gering zu verzeichnen war. Die strukturellen Eigenschaften für die Invasion und Proliferation der Zellen auf den Biomaterialien, die mittels REM und µ-CT ermittelt wurden, waren bei ICBM ebenfalls am besten. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass ICBM das Knochenersatzmaterial mit der besten Biokompatibilität von allen in dieser Studie untersuchten Materialien für das Tissue Engineering darstellt. Die Anwendung dieses Biomaterials kann die autologe Knochenentnahme und die damit verbundene Entnahmemorbidität bei den Patienten vermeiden. Die Etablierung dieses Scaffolds wird derzeit in zahlreichen in vivo Studien erforscht.Treatment of large bone defects remains a challenge in the field of invasive human medicine and dentistry. A promising alternative to autologous bone grafting is osteogenic tissue engineering. In this procedure, an extracorporeal construct made of a bone replacement material, suitable cells and growth factors is introduced into a bone defect. The aim of this study was to investigate the biocompatibility of various bone replacement materials such as ICBM (insoluble collagenous bone matrix), BioOss® Collagen and NanoBone® with unrestricted somatic stem cells (USSCs) from human umbilical cord blood. For this purpose, the stem cells from human umbilical cord blood were grown with the biomaterials and then cultivated for one to seven days. In addition to determining the attachment and proliferation of the USSCs on the slides using CyQuant® assay on day one and seven, the results from toxicity measurements using CytoTox-ONE® were also taken as a measure of the biocompatibility of these scaffolds. Scanning electron micrographs and μ-CT analysis of the materials were performed for morphological and structural analysis of the bone replacement materials. Live cell fluorescence microscopy was used to detect the presence and position of live umbilical cord blood stem cells in a bone substitute material after staining with CellTracker Orange. The results of the CyQuant® analysis revealed the best outcome for cell attachment and proliferation of the USSCs on ICBM, followed by BioOss® collagen. The cell count slightly reduced after seven days of cultivation on the purely synthetic NanoBone® made from hydroxyapatite (HA). These results could be supported by toxicity measurements. Here, ICBM was the most cell-friendly matrix with the lowest toxicity. The other materials were less cell friendly compared to ICBM, with overall low cell toxicity. The structural characteristics of ICBM for cell invasion and proliferation on the biomaterials, as determined by SEM and μ-CT, were also the best. In summary, ICBM is the most biocompatible bone replacement material of all the tissue engineering materials investigated in this study. The use of this biomaterial can avoid autologous bone graft harvesting and associated morbidity of harvesting in patients. The establishment of this scaffold is currently being researched in numerous in vivo studies. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 26.11.2019 | |||||||
| Dateien geändert am: | 26.11.2019 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.10.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.11.2019 |
