Transmissionselektronenmikroskop mit CCD-Kamera inkl. Einrichtung eines Tomographiemessplatzes

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung in 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165753700

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das neue Transmissionselektronenmikroskop wird interdisziplinär mit zahlreichen Partnern der eigenen Hochschule sowie nationalen und internationalen Partnern genutzt. Dabei liegen die Einsatzschwerpunkte in Projekten zum Tissue Engineering und zur Regenerativen Medizin, zur Nanomedizin und zur ultrastrukturellen Pathologie seltener Erkrankungen sowie deren zelluläre Veränderungen als Folge von Therapie. Im Bereich Tissue Engineering und Regenerative Medizin werden ultrastrukturelle Analysen eingesetzt, um in verschiedenen in vitro Modellen das Verständnis der biologischen Reaktion insbesondere im Kontext von Zell-Material- und Zell-Zellinteraktionen nach Modulierung durch verschiedene Umwelteinflüsse (z.B. Zytokine) zu verbessern. Eine adäquate Vaskularisierung ist Grundlage für eine effektive Geweberegeneration. Am Modell der Knochenregeneration konnte sowohl in vitro als auch in situ gezeigt werden, dass die ultrastrukturellen Veränderungen bei der Zell-Material- und Zell-Zell-Interaktionen dia Vaskularisierung und die Organisation der regenerativen Prozesse mitkoordiniert. So wird bei der Invasion von Butgefäßen in die Wachstumsfuge der langen Röhrenknochen durch den engen Kontakt von Endothelzellen und Osteoblasten die Orientierung des abgeschiedenen Osteoids und damit der neu entsehenden Knochenbälkchen bestimmt. In vitro konnten ultrastrukturelle Analysen zeigen, dass durch verschiedene Wachstumsfaktoren (BMP-2 und VEGF) das Eindringen von Endothelzellen in ein membranöses Scaffold reguliert wird und Einflüsse auf die Vaskulogenese hat. Da Wachstumsfaktoren und Signalmoleküle eine begrenzte Halbwertszeit haben, werden sie in Release-systeme integriert, um eine prolongierte Freisetzung zu ermöglichen. In den Ansätzen zur Nanomedizin wurden ultrastrukturell das Schicksal von Nanopartikeln in verschiedenen in vitro Modellen zur Blut-Luft-Schranke in der Lunge, zur Blut-Hirn-Schranke und als mögliches Kontrastmittel im Magen Darm-Trakt analysiert. Es wurde sowohl das Schicksal nanoskalierter Partikel innerhalb von Zellen aber auch der Transport von Nanopartikeln über zelluläre Barrieren untersucht. Interessant ist hierbei, dass die Transportwege unterschiedlich sind und dass die Reaktion von Zellen entscheidend vom Agglomerationsverhalten der nanopartikulären Strukturen abhängen. Dabei ergeben sich Hinweise auf lokale Schädigungen einzelner Zellen als Antwort auf eine hohe Dichte von Nanopartikulären Strukturen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• CpG - DNA loaded Multifunctional MnO Nanoshuttles for TLR9-Specific Cellular Cargo Delivery, Selective Immunoactivation and MRI. J Mater Chem. 2012; 22: 8826-8834
  Shukoor MI, Natalio F, Schladt TD, Koll K, Tahir MN, Barz M, Weber S, Brochhausen C, Zentel R, Wiens M, Schreiber LM, Brieger J, Müller WEG, Tremel W
  
• Imaging of articular cartilage - data matching using X-ray tomography, SEM, FIB slicing and conventional histology. Micron. 2012; 43: 1060-1067
  Zehbe R, Riesemeier H, Kirkpatrick CJ, Brochhausen C
  
• Pectus carinatum - first ultrastructural findings of a potential metabolic lesion. Eur J Cardio-Thorac Surg. 2012;41:705-6
  Brochhausen C, Müller FKP, Turial S, Kirkpatrick CJ
  
• Subcellular distribution of choline acetyltransferase by immunogold electron microscopy in non-neuronal cells: placenta, airways and murine embryonic stem cells. Life Sci (2012) 91,977-80
  Wessler I, Michel-Schmidt R, Brochhausen C, Kirkpatrick JC
  
• Flotillin-involved uptake of silica nanoparticles and responses of an alveolar-capillary barrier in vitro. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 275-287
  Kasper J, Hermanns MI, Bantz C, Utech S, Koshkina O, Maskos M, Brochhausen C, Pohl C, Fuchs S, Unger RE, Kirkpatrick CJ
  
• Influence of organophosphate poisoning on human dendritic cells. Chem Biol Interact. 2013; 206: 472-478
  Schäfer M, Koppe F, Stenger B, Brochhausen C, Schmidt A, Steinritz D, Thiermann H, Kirkpatrick CJ, Pohl C
  
• Uptake of poly(2-hydroxypropylmethacrylamide)- coated gold nanoparticles in microvascular endothelial cells and transport across the blood-brain barrier. Biomater Sci. 2013; 1: 824-833
  Freese C, Unger RE, Deller RC, Gibson MI, Brochhausen C, Klok HA, Kirkpatrick CJ
  
• Engineering a Microvascular Capillary Bed in a Tissue-Like Collagen Construct. Tiss Eng A 2014; 20: 780-789
  Alekseeva T, Unger RE, Brochhausen C, Brown RA, Kirkpatrick JC
  
• Molecular Interactions Between Human Cartilaginous Endplates and Nucleus Pulposus Cells: A Preliminary Investigation. Spine 2014; 39: 1355-1364
  Neidlinger-Wilke C, Boldt A, Brochhausen C, Galbusera F, Carstens C Prof, Copf F, Schultheis M, Lazary A, Brayda-Bruno M, Ignatius A, Wilke HJ
  
• Prostaglandin E2 - Innovative Ansätze für das Tissue Engineering von Gelenkknorpel. Pathologe November 2014, Volume 35, Supplement 2, pp 264–270
  Brochhausen-Delius C
  
• Ultra-structural analysis of angiogenic formation of endothelial cells in co-culture with osteoblasts on BMP-2- and VEGF–PDLL A composites. Biomed Tech 2014; 59 (s1), S290-S294
  Bischoff I, Brochhausen C, Dohle E, Sänger T, Asran A Sh, Laub M, Michler G, Jennissen H, Kirkpatrick CJ
  
• High Resolution X-Ray Tomography - three dimensional characterisation of cell-scaffold constructs for Cartilage Tissue Engineering. Materials Science and Technology Volume 31, 2015 - Issue 2: Biomaterial characterisation , S. 167-173
  Zehbe R, Schmitt VH, Kirkpatrick CJ, Brochhausen C
  
• Biological performance of cell-encapsulated methacrylated gellan gum-based hydrogels for nucleus pulposus regeneration. J Tiss Eng Reg Med Vol 11 Issue 3, March 2017, Pages 637-648
  Tsaryk R, Silva-Correia J, Oliveira JM, Unger RE, Landes C, Brochhausen C, Ghanaati S, Reis RL, Kirkpatrick CJ