Endothelialisierung von Oxygenatormembranen zur Verbesserung der Hämokompatibilität

Abstract

Dissertation ist gesperrt bis 07.07.2025 !

Die ECMO stellt ein extrakorporales Kreislaufverfahren dar, welches je nach Art und Weise der Kanülierung die Funktion von Herz und/oder Lungen übernehmen kann. Dies ermöglicht die Erholung dieser Organe bei Patienten mit schwerem pulmonalen und/oder kardialen Versagen. Dieses Verfahren ist jedoch noch mit erheblichen Komplikationen, wie Thrombosen und Blutungen verbunden, die unter anderem auf die eingeschränkte Hämokompatibilität dieser Systeme zurückzuführen sind. Die künstliche Oberfläche der ECMO und insbesondere die Oxygenatormembran aktivieren nämlich das Gerinnungs- und das Komplementsystem. Durch eine Beschichtung der künstlichen Oberflächen mit Endothelzellen, der natürlichen Auskleidung aller Blutgefäße und wesentliche Regulatoren von Inflammations- und Gerinnungsprozessen, erhofft man sich eine deutliche Verbesserung der Hämokompatibilität und dadurch eine Reduktion der ECMO assoziierten Komplikationen. Ziel dieser Arbeit war somit die Etablierung eines Protokolls, um die Endothelialisierung von Hohlfasermembranen unter Verwendung der Click-Chemie zu ermöglichen. Hierfür wurden erstmal die Oberflächeneigenschaften der HFM in drei Schritten modifiziert, sodass das Zellwachstum gefördert würde. Zuerst erfolgte die Behandlung mit Sauerstoffplasma, um reaktive sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen einzuführen. Im Anschluss wurde APTES verwendet, um mittels Silanisierung ein Monolayer aus Aminogruppen herzustellen. Diese Aminogruppen reagierten dann über NHS-Ester Reaktion mit DBCO-PEG4-NHS Ester, um die HFM mit dem Alkin DBCO zu funktionalisieren. Bevor die Endothelzellen mit den HFM inkubiert wurden, wurden mittels eines Azidozuckers Azidgruppen an der Oberfläche der HUVECs generiert. Anschließend konnten die Zellen im Laufe einer unter Rotation erfolgenden Inkubation an die HFM binden. Zusätzlich zu einer in vitro Endothelialisierung bestehen Bestrebungen, die Endothelialisierung in vivo stattfinden zu lassen. Hierzu können beispielweise an eine künstliche Oberfläche gebundene Antikörper verwendet werden, die sich gegen spezifische Oberflächenmarker von im Blut zirkulierenden Zellen richten. Daher wurde in dieser Arbeit auch die Herstellung eines anti-CD31 Antikörpers, mittels einer Hybridoma Zelllinie, die Maus anti-humane CD31 Antikörper produziert, getestet, sowie dessen Modifizierung mit einer Azidgruppe. Im Laufe dieser Arbeit konnte die Oberfläche von HFMs erfolgreich modifiziert werden und die Bildung einer konfluenten Endothelzellschicht ermöglicht werden.