Rasterelektronenmikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Schwerpunkte der Forschung in der Orthopädischen Klinik und Poliklinik sind unter anderem die Bereiche der Tribologie und Endoprothetikforschung. Bei der Bewegung von künstlichen Gelenken im menschlichen Körper kommt es zu Abrieb, welcher langfristig zu einer Prothesenlockerung führt. Diese immunologische Reaktion hängt unter anderem von dem Material, der Anzahl, Größe und Form der Abriebbestandteile ab. Um deren immunologische Relevanz abschätzen werden Abriebpartikel aus Verschleißversuchen aufbereitet und mittels Rasterelektronenmikroskopie charakterisiert. Dieses komplexe Verfahren wurde durch einen Round-Robin-Test näher untersucht. Zudem konnte in den letzten drei Jahren u.a. gezeigt werden, dass kohlenstoffverstärktes PEEK nur bedingt ein geeigneter Werkstoff in der Zukunft der Knieendoprothetik darstellt, die Positionierung einer Schlittenprothese aber auch Dreikörper einen Einfluss auf das Abriebverhalten hat. Innerhalb der experimentellen Orthopädie werden zur Zeit rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen an periprothetischer Zellen, unter einer induzierten Osteoklastogenese auf nanofunktionalisierten Titanproben durchgeführt, um deren Morphologie und Wachstumsverhalten zu bestimmen. Das Labor für Tissue Engineering der Herzchirurgischen Klinik und Poliklinik der Universität München beschäftigt sich mit der Entwicklung von zellbesiedelten Herzklappen- und Gefäßprothesen sowie kardialen Patches auf Basis von Polyurethan-Zellträgern. Hierfür werden synthetische, nicht resorbierbare Vliesstoffstrukturen in entsprechender Prothesengeometrie mit humanen Zellen besiedelt. Die Form der Prothese soll dabei die Vorteile herkömmlicher Prothesen, in Bezug auf Mechanik, Rheologie, Hämodynamik und Biostabilität kombinieren. Die Zellträger werden vom Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (Denkendorf, Deutschland) mittels einer speziellen Polyurethan-Sprühtechnik (Patent DE 28 06 030 C2) hergestellt. Für die Besiedelung der Herzklappen- und Gefäßprothesen werden, mit Einverständniserklärung des jeweiligen Patienten, Venenfragmente der Vena saphena magna nach Bypassoperationen zur Isolierung von Endothelzellen und Fibroblasten verwendet. Für die Isolierung von humanen mesenchymalen Stammzellen zur Besiedelung von kardialen Patches wird nach Einverständnis der jeweiligen Patientin Nabelschnurgewebe verwendet. Nach Expansion der vaskulären Zellen werden die Prothesen mittels unterschiedlicher Bioreaktoren besiedelt und unterschiedlichen mechanischen Belastungen (z. B. Scherstress) ausgesetzt. Um die Besiedelungseffizient und die mechanische Beständigkeit der zellulären Beschichtung der Prothesen zu evaluieren, wird u.a. die Rasterelektronenmikroskopie verwendet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Biotribology of alternative bearing materials for unicompartmental knee arthroplasty. Acta Biomater. 2010 Sep;6(9):3601-10
Grupp TM, Utzschneider S, Schröder C, Schwiesau J, Fritz B, Maas A, Blömer W, Jansson V
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The Effect of Rolling and Crimping on Cell-Seeded Synthetic Scaffolds for the Development of Transcatheter Valves by Tissue Engineering. Journal of Materials Science Research, 2012, 1(3); 1-10
Scheuer M, Hollweck T, Haas U, Bartok E, Bombien R, Fano C, Dauner M, Reichart B, Schmitz C, Akra B
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A pulsatile bioreactor for conditioning of tissue-engineered cardiovascular constructs under endoscopic visualization. Journal Functional Biomaterials 2012, 3, 480-496
König F, Hollweck T, Pfeifer S, Schmitz C, Reichart B, Wintermantel E, Akra B
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Use of a special bioreactor for the cultivation of a new flexible polyurethane scaffold for aortic valve tissue engineering. Biomed Eng Online. 2012 Dec 4;11:92
Aleksieva G, Hollweck T, Thierfelder N, Haas U, Koenig F, Fano C, Dauner M, Wintermantel E, Reichart B, Schmitz C, Akra B
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Characterization of polyethylene wear particle: The impact of methodology. Acta Biomater. 2013 Aug 8
Schröder C, Reinders J, Zietz C, Utzschneider S, Bader R, Kretzer JP
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In vitro biological and mechanical evaluation of various scaffold materials for myocardial tissue engineering. J Biomed Mater Res A. 2013 May 7
Herrmann FE, Lehner A, Hollweck T, Haas U, Fano C, Fehrenbach D, Kozlik-Feldmann R, Wintermantel E, Eissner G, Hagl C, Akra B
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In vitro comparison of novel polyurethane aortic valves and homografts after seeding and conditioning. ASAIO J. 2013 May-Jun;59(3):309-16
Thierfelder N, Koenig F, Bombien R, Fano C, Reichart B, Wintermantel E, Schmitz C, Akra B
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Increase of tibial slope reduces backside wear in medial mobile bearing unicompartmental knee arthroplasty. Clin Biomech 2013
Weber P, Schröder C,. Schmidutz F, Utzschneider S, Jansson V, Müller PE
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Mechanical integrity of tissue engineered stented heart valves after crimping procedure. Engineering Management Research, 2013, 2(2)
Scheuer M, Hollweck T, Bombien R, Koszlik-Feldmann R, Haas U, Fano C, Dauner M, Reichart B, Schmitz C, Akra B
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Noninvasive analysis of synthetic and decellularized scaffolds for heart valve tissue engineering. ASAIO J. 2013 Mar-Apr;59(2):169-77
Haller N, Hollweck T, Thierfelder N, Schulte J, Hausherr JM, Dauner M, Akra B
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The influence of third-body particles on wear rate in unicondylar knee arthroplasty: a wear simulator study with bone and cement debris. J Mater Sci Mater Med. 2013 May;24(5):1319-25
Schroeder C, Grupp TM, Fritz B, Schilling C, Chevalier Y, Utzschneider S, Jansson V
