Perka, Carsten: Die Rekonstruktion von Knorpel- und Knochendefekten Untersuchungen zu den strategischen Möglichkeiten des Tissue Engineering in der Orthopädie

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Kapitel 1. Einleitung

Die effiziente Regeneration von Knorpel und Knochen stellt eine der größten Herausforderungen des neuen Jahrtausends für die Orthopädie dar. Im Mittelpunkt steht dabei die Erforschung der molekularen Basis der Morphogenese des Skeletts in der Phase der embryonalen Entwicklung und der bei der Initierung und Regulation der Gewebsformationen ablaufenden Prozesse [80].

Der Knorpel bildet dabei ebenso wie der Knochen ein homöostatisches System, welches durch lokale, systemische und biomechanische Faktoren reguliert wird. Die immer komplexere und umfassendere Wiederholung der sich in der Ontogenese abspielenden Vorgänge ist Gegenstand der Forschung auf dem Gebiet des Tissue Engineering. Das prinzipielle methodische Vorgehen ist für alle Gewebsarten vergleichbar. Nach der initialen Entnahme einer Probe des zu ersetzenden Gewebes erfolgt die Isolierung der Zellen aus ihrer Matrix. Danach werden die Zellen in einer Monolayerkultur vermehrt und anschließend in einer für die Gewebsentwicklung spezifischen Matrixstruktur kultiviert.

Unterschiedliche Definitionen existieren für das Tissue Engineering. Die National Science Foundation der USA definierte den Inhalt dieses Forschungsgebietes wie folgt:

„Tissue Engineering is the application of the principles and methods of engineering and the life sciences toward the fundamental understanding of structure/function relationships in normal and pathological mammalian tissues and the development of biological substitutes to restore, maintain or improve functions.“ [National Science Foundation, USA 1988]

Für das Tissue Engineering werden sowohl spezifische differenzierte Zellen des zu ersetzenden Gewebes (z. B. Chondrozyten für die Bildung von Knorpel), aber auch undifferenzierte Zellen verwendet. Viele adulte Gewebe enthalten Populationen von Zellen, welche die Fähigkeit zur Regeneration von Geweben nach Trauma, Erkrankung oder infolge von Alterungsprozessen besitzen. So können multipotente Zellen des Knochenmarks oder der Kambiumschicht des Periosts die Regeneration mesenchymaler Gewebe, wie Knochen, Knorpel, Muskel, Sehne, Band oder Stroma, bewirken [25, 41, 77, 99, 123].

Neben der Art der verwendeten Zellen wird die Bildung des Gewebsverbandes aus Zellen in vitro durch

beeinflußt. Untersuchungen zur Optimierung der Kulturbedingungen, insbesondere zu den Zell-Matrix-Interaktionen bei der Züchtung von Knorpel- und Knochengewebe und die Verbesserung der Techniken für die klinische Nutzung der eingesetzten Verfahren sind Gegenstand dieser Arbeit.


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Mon Nov 13 12:42:04 2000