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Hierarchically structured biphasic scaffolds mimicking osteochondral tissue

模仿骨软骨组织的分层结构双相支架

基本信息

批准号：
182455002
负责人：
Professor Dr. Michael Gelinsky
金额：
--
依托单位：
Zentrum für Translationale Knochen-, Gelenk- und Weichgewebeforschung
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2010
资助国家：
德国
起止时间：
2009-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/182455002?language=en
关键词：
Hierarchically structured biphasic scaffolds mimicking

项目摘要

Ziel des interdisziplinären Projekts ist es, künstliches osteochondrales Gewebe zu entwickeln, das die anisotrope, hierarchische Struktur des natürlichen Gewebes möglichst gut abbildet. Hierfür wurden biphasische Materialien entwickelt, die aus Alginatgelen und verschiedenen Komponenten der extrazellulären Matrix von Knochen- und Knorpelgewebe bestehen und verschiedene Merkmale beider Gewebe sowohl im nm- als auch im micrometer-Bereich nachbilden. Durch gerichtete ionotrope Gelbildung werden parallel ausgerichtete Kanalporen erzeugt, die zu einer anisotropen Scaffoldstruktur führen, ähnlich der Faserorientierung im hyalinen Gelenkknorpel und in den Osteonen. Die Dimensionen der finalen Scaffolds befinden sich im cm-Bereich, so dass eine Anwendung in der Regeneration osteochondraler Defekte möglich wird.Während der 1. Förderperiode wurden die Herstellungsparameter der biphasischen Scaffolds systematisch erforscht und auf milde Gelierungsbedingungen eingestellt, die die Einbettung lebender Zellen bereits während der Gel- und Porenbildung erlauben. Die Auswirkung verschiedener Parameter (Sterilisation der Ausgangsbiopolymere, Art der gelbildenden Ionen, Medium der Gelbildung, Additive) auf Porenbildung und mechanische Eigenschaften wurde systematisch untersucht. In vitro-Untersuchungen mit eingebetteten humanen Zellen (Chondrozyten und Mesench. Stammzellen) wurden sowohl im Knorpel- als auch im Knochenteil der Konstrukte durchgeführt. Erste Untersuchungen zum Effekt von Perfusion auf die Zellvitalität in den Hydrogelscaffolds erbrachten vielversprechende Ergebnisse.Während der 2. Förderperiode sollen gezielte Modifikationen im Knochenteil der osteochondralen Scaffolds zu einer erhöhten Stabilität führen und eine Umgebung schaffen, die besser für die Adhäsion und osteogene Differenzierung geeignet ist. Eine zusätzliche poröse Phase aus mineralisiertem Kollagen soll in den Knochenteil integriert werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern und die Zelladhäsion zu erleichtern. Diese Scaffolds bestehen aus drei verschiedenen Schichten, ähnlich den drei Phasen des osteochondralen Gewebes: hyaliner Knorpel, mineralisierter Knorpel und Knochen. Zellen in verschiedenen Differenzierungsstadien (Osteoprogenitor, Osteoblast, Osteozyt) sollen als biologische Sensoren eingesetzt werden, um die Umgebung im mehrphasischen Scaffold zur Unterstützung der Knochenneubildung zu untersuchen und die osteogene Differenzierung von hMSC im Knochenteil besser verstehen zu können. Weiterhin werden die Eigenschaften des Knorpelteils noch näher an die des natürlichen Knorpels anpasst, indem Mikroaggregate mit weniger als 50 Zellen in die Matrix eingebettet und somit Chondonen-ähnliche Strukturen imitiert werden. Die Untersuchungen zur Perfusionskultur werden nun auch unter mechanischer Stimulation weitergeführt. Die am besten geeignete Scaffoldmodifikation (+/- autolog. Zellen) wird zur Untersuchung der osteochondralen Regeneration im Kaninchenmodell eingesetzt.

Ziel des interdisziplinären Projekts ist es, k<s:1> nstliches osteondrales Gewebes zu entwickeln， das die各向异性，hierarchische struckturr des nat<s:1> rlichen Gewebes möglichst gut abbildet。材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性，材料的双相特性derch gerichtete ionotrope Gelbildung werden parallel ausgerichtete Kanalporen erzeut, die zu einer anisotropen scaffoldstruckturr fhren， ähnlich der der Faserorientierung im hyalinen gelenkknnorpel and in den Osteonen。最终支架的模具尺寸在cm- berichm之间，因此可以在再生骨关节手术Defekte möglich wind中使用Anwendung。Während der 1；Förderperiode wurden die herstellungparameter der biphasischen Scaffolds systematisch erforscht and auf milde gelelerungsbedingungen eingestellt, die die Einbettung lebender Zellen bereits während der Gel- und Porenbildung erlauben。(1)灭菌法（灭菌法）、工艺法（灭菌法）、介质法（灭菌法）、添加剂法（灭菌法）和机理（灭菌法）。体外研究：人软骨蛋白和间质蛋白的合成。Stammzellen) wurden sowohl im knopel -也就是auch im Knochenteil der Konstrukte durchgef<s:1> hrt。研究了水凝胶支架对血管灌注的影响（Zellvitalität）。Während der 2；Förderperiode sollen gezielte Modifikationen en Knochenteil der骨软骨蛋白支架研究进展erhöhten Stabilität fhren und eine Umgebung schaffen， die besser fbr die Adhäsion and osteogene Differenzierung geeiget ist。e . zusätzliche poröse矿物学研究阶段：胶原蛋白在自然条件下的生长发育，在自然条件下的生长发育，在自然条件下的生长发育。骨软骨蛋白支架：透明膜、矿物膜、骨膜膜。骨祖细胞，成骨细胞，成骨细胞（Osteoprogenitor, Osteoblast, Osteozyt），骨祖细胞（Sensoren eingesetzt werden, um die Umgebung im mehrphasischen Scaffold），骨祖细胞（unterst<s:1> tzung der Knochenneubildung zu untersuchen），骨源细胞（Differenzierung von hMSC），骨祖细胞（Knochenteil besser verstehen zu können）。Weiterhin werden die Eigenschaften des knoppelteils noch näher and die des natrlichen knopels an过去，indem microaggregate mit weniger和50 Zellen in die Matrix eingebettet und somit Chondonen-ähnliche Strukturen imitiert werden。[endnotersuchungen zur perfusionskulturr werden nauch]机械性刺激（mechanicher Stimulation）；模具最好采用支架修饰（+/-自适应）。[6] [3] [j] .骨软骨细胞再生的研究进展[j]。