Dokument: Oligomer-vernetzte Hydrogele für die Biofabrikation

Titel:	Oligomer-vernetzte Hydrogele für die Biofabrikation
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70638
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20260914-090817-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Matros, Julia Carmen [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 30,55 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 02.09.2025 / geändert 02.09.2025
Beitragende:	Jun.-Prof. Dr. Hacker, Michael [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Breitkreutz, Jörg [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibung:	Das Tissue Engineering, als ein wichtiger Bereich der Regenerativen Medizin, hat zunehmend an Bedeutung gewonnen, um fehlendes Gewebe entweder strukturell oder funktionell zu ersetzen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Biotinte entwickelt, die aus einem Zweikomponenten-Hydrogel sowie eingebetteten Zellen bestand. Dabei wurde sich auf die Amin-Anhydrid-Konjugation als Quervernetzungsreaktion zwischen synthetischen Oligomeren (oSMoMA-x) und natürlichen Polymeren (Chitosan, Gelatine und Imagel®) fokussiert. Zur Verbesserung der Zytokompatibilität wurden Oligomere mit unterschiedlichen Anhydrid-Gehalten synthetisiert und charakterisiert. Die Zusammensetzung der Oligomere wurde durch Variation der Comonomere gezielt angepasst, wodurch verschiedene Eigenschaften erzielt werden konnten. Durch den Einsatz verschiedener natürlicher Biopolymere wurden unterschiedliche Hydrogele erzeugt, die hinsichtlich ihrer rheologischen und physikochemischen Eigenschaften verglichen wurden. Dabei erwiesen sich die Gelatine-Hydrogele als besonders geeignet für die Entwicklung als Biotinte. Durch gezielte Optimierung, insbesondere die Reduktion der DMSO-Konzentration, konnte die Zellviabilität verbessert werden. Die endgültige Zusammensetzung der Biotinte wurde durch eine gezielte Kombination der verschiedenen Komponenten bestimmt. Unter der Verwendung von unterschiedlichen Basen konnten zwei Varianten der Biotinte entwickelt werden, die zur Bildung von Hydrogelen mit jeweils spezifischen Gelierungseigenschaften führten. Ein entscheidender Aspekt in der Entwicklung von Biotinten ist die Biokompatibilität. Diese wurde umfassend durch Tests mit verschiedenen Zelllinien und Zellviabilitätsreagenzien untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die entwickelten Biotinten auf Basis von Gelatine und oSMoMA-3,5 eine erhöhte Zellviabilität im Vergleich zu etablierten Hydrogelen aufwiesen. Zudem konnte die Zellkompatibilität über einen Zeitraum von bis zu 21 Tagen nachgewiesen werden. Für den 3D-Druck der Biotinten wurde ein modifizierter Puredyne®-Druckkopf verwendet, der in Kombination mit einer Temperiereinheit eine konstante Temperatur von 37 °C sicherstellte, um optimale Zellbedingungen zu gewährleisten. Beide Biotinten konnten erfolgreich mit eingebetteten murinen 3T3-Fibroblasten aus einer Kartusche gedruckt werden. Sowohl mikroskopische Untersuchungen als auch Zellviabilitätsassays bestätigten eine Zellproliferation innerhalb von sieben Tagen nach dem Druck. Zusätzlich wurde ein Zweikomponentendrucksystem entwickelt, um eine präzise Mischung der Komponenten während des Druckprozesses zu ermöglichen. Ein neu gestaltetes Y-Verbindungsstück wurde mittels 3D-Druck hergestellt und getestet. Die erfolgreiche Umsetzung und präzise Steuerung des Mischverhältnisses durch den Drucker wurden bestätigt. Erste Tests des Zweikomponentendrucks der Gelatine-Hydrogele ergaben vielversprechende Ergebnisse, wobei Verbesserungsvorschläge zur Optimierung des Y-Verbindungsstücks diskutiert wurden. Zusammenfassend zeigte diese Arbeit, dass die entwickelten Biotinten erfolgreich für den 3D-Druck eingesetzt werden konnten und die resultierenden gedruckten Hydrogele eine hohe Zellviabilität sowie mechanische Stabilität aufwiesen. Die Ergebnisse verdeutlichen die fortschreitende Entwicklung von Biotinten für den 3D-Bioprinting-Prozess und deren Anwendung im Tissue Engineering.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische Technologie und Biopharmazie
Dokument erstellt am:	14.09.2026
Dateien geändert am:	14.09.2026
Promotionsantrag am:	09.04.2025
Datum der Promotion:	25.08.2025