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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-74784
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7478/


Heeg, André

3D-Bioplotting mit vitalen Zellen

3D-Bioplotting with vital cells

Dokument1.pdf (1.773 KB) (md5sum: 7d5d1538a123f76eea3cddf9a587a99b)

Kurzfassung in Deutsch

In der vorliegenden Arbeit wurde ein Konzept des 3D-Bioplottings von lebenden KBZellen untersucht, das mit Hilfe einer Stickstoffkühlung ermöglicht, dreidimensional Alginatscaffolds herzustellen, in dessen Einzelstränge die Zellen bereits integriert sind.Dazu wurden zunächst lebende KB-Zellen aus einer permanenten Zelllinie eines Mukoepidermoidkarzinoms in einer Alginatsuspension integriert. Verschiedene Zusammensetzungen der verwendeten Alginat- und CaCl2-Lösungen sowie Parameter des Plottprozesses, besonders die Kühlung durch flüssigen Stickstoff, wurden evaluiert.
Die Lösungen und Suspensionen wurden mit einem Osmometer hinsichtlich ihres osmotischen Drucks untersucht. Nach dem Herstellen der dreidimensionalen Gitterkonstrukte durch den 3D-Bioplotter wurden die Scaffolds für eine Woche kultiviert. Anschließend wurden Vitalität und Proliferation der Zellen mittels PI/FDAFluoreszensmikroskopie und EZ4U-Proliferationstest untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass ein Überleben von direkt in Alginat integrierten KBZellen und das anschließende Bioplotten dreidimensionaler Scaffolds unter Verwendung einer Stickstoffkühlung möglich ist. Ein Teil der integrierten KB-Zellen war über den vollen Zeitraum von einer Woche vital. Alginat eignet sich sehr gut als Biomaterial zur Herstellung dreidimensionaler zellhaltiger Scaffolds. Die Fixierung der geplotteten 3D-Gitterkonstrukte durch Gefrieren und anschließendes Auftauen mittels CaCl2-Lösung ist eine Methode, die es erlaubt, die Vitalität von integrierten lebenden Zellen über mehrere Tage zu sichern. Die Weiterentwicklung dieses Konzeptes sowohl durch Optimierung der Alginatzusammensetzung
als auch durch die Verwendung von geeigneten Frostschutzmitteln während des Gefrierprozesses wird Gegenstand weiterer Untersuchungen sein.


Kurzfassung in Englisch

Purpose of this thesis was to test a concept of 3D-bioplotting with vital KB cells. This concept included a freezing process with liquid nitrogen and allowed composing three-dimensional alginate scaffolds with vital cells integrated in the single strings of the scaffold.
Therefore firstly vital KB cells stemming from a permanent cell line of a mucoepidermiod carcinoma where integrated in an alginate suspension. We evaluated various compositions of alginate and calcium chloride solutions as well as parameters of the plotting process, especially the cooling process with liquid nitrogen. The solutions and suspensions were tested with an osmometer regarding their osmotic pressure. After fabricating the three-dimensional grid constructs with the 3D-Bioplotter we cultivated the scaffolds for one week. After that cultivation time we investigated vitality and proliferation of the cells using PI/FDA fluorescence microscopy and EZ4U proliferation tests.
The results showed that surviving of in alginate integrated and directly plotted KB cells in three-dimensional scaffolds using a cooling system with liquid nitrogen is possible. A relevant part of the integrated KB cells was still vital after the full week of cultivation.
Alginate is very applicable for usage as biomaterial for fabrication of three-dimensional cell containing scaffolds. Fixation of plotted 3D grid constructs via freezing and following thawing via calcium chloride solution is a concept that allows protection of vitality of integrated living cells for several days. Further development of this concept by optimizing compositions of alginate solutions and by usage of suitable anti-freezing agents during the freezing process will be subject of further investigations.


SWD-Schlagwörter: Tissue Engineering , Scaffold , Rapid Prototyping
Freie Schlagwörter (deutsch): Bioplotter , Alginat
Freie Schlagwörter (englisch): Bioplotting
Institut: Zahn-, Mund- und Kieferklinik
Fakultät: Medizinische Fakultät / Universitätsklinikum
DDC-Sachgruppe: Medizin und Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Gutwald, Ralf (Prof. Dr. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 29.03.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 05.05.2010
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