Dokument: 3D-Bioprinting von ovinen Aortenklappenzellen - Eine systematische Untersuchung des Einflusses von Hydrogel- und Druckeigenschaften auf die Zellviabilität
| Titel: | 3D-Bioprinting von ovinen Aortenklappenzellen - Eine systematische Untersuchung des Einflusses von Hydrogel- und Druckeigenschaften auf die Zellviabilität | |||||||
| Weiterer Titel: | 3D bioprinting of ovine aortic valve cells - A systematic investigation of the influence of hydrogel and printing properties on cell viability | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=73701 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20260702-162411-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | dos Santos Adrego, Fábio [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Akhyari, Payam [Gutachter] Prof. Dr. med. Filler, Timm J. [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | 3D-Bioprinting; Aortenklappe; valvuläre Interstitialzellen; Hydrogel; Alginat/Gelatine; Zellviabilität; kalzifizierende Aortenklappenerkrankung; Tissue Engineering | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Kardiovaskuläre Erkrankungen, wie die Aortenklappenstenose, stellen eine der häufigsten Todesursachen dar. Die Pathogenese der kalzifizierenden Aortenklappenerkrankung (CAVD) ist komplex, und es gibt derzeit keine pharmakologischen Therapieoptionen, um den Krankheitsverlauf zu verlangsamen. Ziel dieser Arbeit war es, ein dreidimensionales Krankheitsmodell zu entwickeln, das die physiologischen Bedingungen der Aortenklappe nachbildet, um die Pathophysiologie der CAVD besser zu verstehen und potenzielle thera-peutische Ansätze zu ermöglichen.
In dieser Arbeit wurde ein extrusionsbasiertes 3D-Bioprinting-Verfahren eingesetzt, um Gerüste aus Alginat-Gelatine-Hydrogelen mit valvulären Interstitalzellen (VIC) und ver-schiedenen Druckparametern herzustellen. Zusätzlich wurden alternative Hydrogel-Kompositionen wie dezellularisierte extrazelluläre Matrix (dECM) und künstliche ECM (aECM) getestet. Neben der Zellviabilität wurden auch die strukturelle Integrität und die Auswirkungen der Druckparameter, wie die Wahl der Dosiernadel, untersucht. Konische und zylindrische Nadeln wurden hinsichtlich ihrer Effekte auf den Scherstress und die Überlebensfähigkeit der VIC verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Standardhydrogele aus Alginat und Gelatine, die in VIC-Kulturmedium (DMEM) aufgelöst wurden, die höchste Zellviabilität und Proliferation im Gegensatz zu standardmäßig genutzten kochsalzbasierten Hydrogelen aufwiesen, während die dECM-basierten Hydrogele eine schlechtere Zellüberlebensrate zeigten. Auch die Wahl der Dosiernadel spielte eine entscheidende Rolle: Zylindrische Nadeln führten zu besseren Zellüberlebensraten im Vergleich zu konischen Nadeln. Die Verwendung von Natriumci-trat zur kontrollierten Degradation des Alginats führte in höheren Konzentrationen zu einer verringerten Zellviabilität. Diese Arbeit legt den Grundstein für die Entwicklung präziser 3D-Krankheitsmodelle der CAVD, die für die Erforschung ihrer Pathogenese und Therapie genutzt werden können. Zukünftige Studien sollten sich auf die Verbesserung der Hydrogelkomponenten und den Einsatz dynamischer Bioreaktoren konzentrieren, um die physiologischen Bedingungen besser zu simulieren. Zudem könnten vaskularisierte Strukturen durch den Einsatz von Koaxialdruckköpfen geschaffen werden, um die Nährstoffversorgung zu optimieren und die Modelle noch realistischer zu gestalten.Cardiovascular diseases, particularly aortic valve stenosis, are among the leading causes of mortality. The pathogenesis of calcific aortic valve disease (CAVD) is complex, and there are currently no pharmacological treatments to slow disease progression. This research aimed to develop a three-dimensional disease model that mimics the physiological condi-tions of the aortic valve, providing a better understanding of CAVD pathophysiology and facilitating potential therapeutic approaches. In this study, an extrusion-based 3D bioprinting technique was used to fabricate scaffolds from alginate-gelatin hydrogels and valvular interstitial cells (VIC) with various printing parameters. Additionally, alternative hydrogel compositions, such as decellularized extra-cellular matrix (dECM) and artificial ECM (aECM), were tested. Besides cell viability, the structural integrity and the effects of printing parameters, such as needle selection, were investigated. Conical and cylindrical needles were compared in terms of their impact on shear stress and cell survival. The results showed that standard alginate-gelatin hydrogels dissolved in VIC culture me-dium (DMEM) exhibited the highest cell viability and proliferation compared to standard saline-based hydrogels, while dECM-based hydrogels showed reduced VIC survival. Needle selection also played a crucial role: cylindrical needles resulted in better cell surviv-al rates compared to conical needles. The use of sodium citrate for controlled alginate deg-radation led to decreased cell viability at higher concentrations. This work provides the foundation for developing precise 3D disease models which can be used to study CAVD. Future studies should focus on improving hydrogel components and employing dynamic bioreactors to better simulate physiological conditions. Addition-ally, vascularized structures could be created using coaxial printheads to optimize nutrient supply and further enhance the realism of the models. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 02.07.2026 | |||||||
| Dateien geändert am: | 02.07.2026 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 18.11.2025 | |||||||
| Datum der Promotion: | 23.06.2026 |
