DurImplant - Analyse des Implantatverhaltens nach Bioreaktor-Reifung in vitro

• Antragsteller: Professor Dr. Wilhelm Jahnen-Dechent; Professor Dr.-Ing. Ulrich Steinseifer
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Biomaterialien ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403041552

Ziel von Projekt P05 ist die Entwicklung einer in vitro Methodik zur Untersuchung der Dauerfestigkeit biohybrider Implantate mit Hauptaugenmerk auf der Kalzifizierungsneigung als entscheidend limitierendem Faktor der Implantatlebensdauer und –funktion. Die Kalzifizierungsneigung avitaler bioprothetischer Herzklappen sowie deren Vorhersage und Prävention hat bereits heute einen hohen Stellenwert. Dieser Tatsache begegnet das vorliegende Vorhaben mit der Hypothese, dass biohybride Herzklappenprothesen mit einem vitalen, funktionell-aktiven Endothel eine natürliche Barriere für die Kalzifizierung darstellen, was in einer möglichst realitätsnahen in vitro Testumgebung zu untersuchen ist. Zur Testung avitaler bioprothetischer Herzklappen besteht am CVE bereits ein dynamischer Dauertester, welcher bisher auf rein mechanischer und physikalisch-chemischer Basis arbeitet, somit allerdings für zellularisiertes Material weder aus physiologischer noch zytotoxikologischer Sicht eine geeignete Testumgebung bietet. Dieser Aspekt soll durch die Entwicklung eines biohybrid-kompatiblen Testsystems adressiert werden. In der ersten Projektphase wurden zellkompatible Fluide sowie eine physiologische Testumgebung hinsichtlich pH, Temperatur und Strömungsbedingungen entwickelt, die auch die online Detektion von entstehenden Kalzifizierungen auf biohybriden Implantaten erlaubt. Die bereits in der ersten Projektphase entwickelte Flusskammer wird in der zweiten Projektphase weiter ausgebaut und um Zellassays erweitert. Dies ermöglicht bereits im kleinen Maßstab die Implantatstabilität und Kalzifizierungsneigung zu beurteilen. Dazu wird das bereits etablierte Fetuin-A-Imaging weiterentwickelt, um quantitative Aussagen zur Kalzifizierung treffen zu können. Zudem sollen die Gesundheit der Zellen, sowie die Endotheliarisierung der biohybriden Implantate analysiert werden. Mittels der gewonnenen Erkenntnisse der Zellanalysen wird die Testung verbessert. Hierdurch kann den Projektpartner direktes Feedback zum Verhalten der entwickelten Implantate sowie darauf ausgesiedelten Zellen gegeben werden. Parallel zur Weiterentwicklung des Flusskammertestsystems wird ein Testsystem für biohybride Implantate in voller Größe entwickelt. Dies ermöglicht die Testung der Dauerfestigkeit und Kalzifizierungsneigung von vollständigen Implantaten in einer sterilen Umgebung mit Bedingungen, die den in vivo Bedingungen ähnlich sind. Die Implantate werden im Labor unter sterilen Bedingungen eingebaut und die Testkammer befüllt. Des Weiteren wird das Testsystem so weiterentwickelt, dass auch online Detektion von Kalzifizierungen und kontinuierliche Analysen des Implantats möglich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Johanna Clauser