Untersuchung von Reaktionen auf gelatinebasierte Implantate in verschiedenen Organsystemen

Abstract

Gelatine ist ein Biomaterial, das gegenüber anderen Materialien sehr viele Vorteile besitzt. Es ist ein amphipathisches Polymer, das kaum immunogen wirkt, biokompatibel und bioresorbierbar ist und in seinen physiochemischen Eigenschaften leicht verändert werden kann. In dieser Arbeit sollen die Ergebnisse der Untersuchung biologischer Reaktionen zweier Organsysteme auf drei gelatinebasierte Implantate zusammengefasst werden. Es wurden eine Nervenleitschiene und ein Gewebekleber im peripheren Nervensystem, sowie eine Adhäsionsbarriere im abdominalen Bauchraum untersucht. Für das Nervensystem wurde das Konzept einer biokompatiblen, semipermeablen Nervenleitschiene verfolgt, die gleichzeitig Regenerationshemmende Fibroblasten aus dem Inneren der Leitstruktur ausschließen soll. Bei der Untersuchung des Gewebeklebers lag der Fokus auf der Analyse der Biokompatibilität, der Restaktivität der Transglutaminase nach Vernetzung des Implantates und der Zellmigration durch den Kleber. Für die Testung einer Adhäsionsbarriere im abdominalen Bauchraum sollte zunächst ein Tiermodell etabliert werden, welches anschließend durch Versuche mit einem neuen gelatinebasierten Implantat verifiziert werden soll. Im Rahmen dieser Arbeit konnte unter Verwendung zahlreicher zellbiologischer Versuche, sowie verschiedener Tiermodelle ein transdisziplinärer Brückenschlag zwischen Materialwissenschaft und Biologie bei der Entwicklung innovativer Therapiekonzepte geleistet werden. Weiter trug diese Arbeit sowohl zum Verständnis von Mechanismen während der Neuroregeneration, sowie der Regeneration und Adhäsionsbildung des Peritoneums bei.

Gelatin is an amphipatic polymer which is hardly immunogen, biocompatible and bioresorbable. Beyond that it can easily be modified in its physiochemical charcteristics. This work shows the results of the analysis of two different organ systems on three gelatin based implants. For the peripheral nervous system a nerve guide and a tissue adhesive would be analized. The nerve guide should be biocompatible and semipermeable. Simultaneously regeneration limiting fibroblasts should be excluded. The tissue adhesive should be biocompatible and allow cells to migrate through its matrix. The analysis of an adhesion barrier in the abdominal cavity focuses on the foundation of an animal model, followed by the testing of a gelatin based implant. This thesis is bridge building between the natural and the material sciences and assists to find new innovative therapeutical concepts. Furthermore the mechanisms of neuroregeneration and the regeneration processes of the peritoneum can be clarified.