Gewebezüchtung
Gewebezüchtung und regenerative Medizin sind interdisziplinäre Bereiche, die darauf abzielen, biologische Ersatzstoffe zu entwickeln, um die Funktion von Gewebe wiederherzustellen, zu erhalten, zu verbessern oder kranke und beschädigte Gewebe zu ersetzen. Sowohl Hartgewebe (z. B. Knochen, Knorpel) als auch Weichgewebe (z. B. Haut, Herzklappen) können durch Gewebezüchtung hergestellt werden. Zellen, strukturelle Gerüste und wachstumsfördernde Signale sind drei Schlüsselkomponenten für die Entwicklung von Gewebeersatzstoffen. Während bei der Gewebezüchtung Gewebe in vitro gezüchtet wird, wird in der regenerativen Medizin die Gewebezüchtung mit anderen Strategien wie zellbasierter Therapie, Gentherapie und Immunmodulation kombiniert, um eine Geweberegeneration in vivo zu bewirken. Biomimetische Gewebekonstrukte werden auch als In-vitro-Modelle für das Wirkstoffscreening und die Krankheitsmodellierung entwickelt.
Bei der Gewebezüchtung wird neues Gewebe im Labor gezüchtet, indem strukturelle Gerüste, native Gewebezellen und bioaktive Moleküle kombiniert werden, um die biologischen Prozesse des Körpers nachzuahmen.
Die Funktionen von Gewebegerüsten entsprechen denen der extrazellulären Matrix (EZM) in natürlichen Geweben. Gewebegerüste bieten ein strukturelles und physikalisches Umfeld, in dem Zellen wachsen, migrieren und auf Signale reagieren können, mechanische Eigenschaften für das entstehende Gewebe und bioaktive Hinweise für die ansässigen Zellen zur Regulierung ihrer Aktivität.
Es gibt drei Hauptansätze für die Entwicklung von Gewebegerüsten, welche die Funktionen der natürlichen EZM nachahmen:
- Aussaat von Zellen auf vorgefertigte poröse Gerüste aus abbaubaren Biomaterialien einschließlich dezellularisierter EZM aus allogenen und xenogenen Geweben, natürlichen Polymeren, Bioglas und synthetischen Polymeren
- Zellrasentechnik durch Aussaat von Zellen auf mit einem thermoreaktiven Polymer beschichteten Kulturschalen und Ablösen der Polymerschicht, sobald die Konfluenz der Zellen erreicht ist
- Verkapselung von Zellen in einer Hydrogelmatrix aus natürlichen oder synthetischen Polymeren, wie z. B. Biotinten, beim 3D-Bioprinting
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