In vitro Endothelialisierung von schmalkalibrigen Gefäßprothesen aus bakterieller Nanocellulose in Abhängigkeit von einer Beschichtung mit Albumin, Fibronektin oder Heparin

• Antragsteller: Dr. Max Wacker
• Fachliche Zuordnung: Herz- und Gefäßchirurgie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421965288

Die koronare Bypassanlage ist die häufigste Herzoperation in der westlichen Welt. Viele Patienten verfügen jedoch nicht über ausreichend autologes Graftmaterial. Alternativen aus Kunststoff zeigten in der Koronarchirurgie bisher mangelhafte Ergebnisse, primär aufgrund mechanischer Inflexibilität und hoher Thrombogenität. Uns gelang die Herstellung neuartiger Gefäßprothesen aus bakterieller Nanocellulose (BNC), die ähnliche mechanische Eigenschaften wie autologes Graftmaterial besitzen. Initiale in-vivo Untersuchungen zeigten eine hohe Verschlussrate. Ursachen hierfür waren eine unzureichende Endothelialisierung der Neointima, gefolgt von Thrombosierung. Eine vielversprechende Methode zur verbesserten Endothelialisierung ist die Besiedlung von Gefäßprothesen durch körpereigene, im Blut zirkulierende endotheliale Vorläuferzellen. Aktuelle Arbeiten zeigen, dass spezifische Beschichtungen von BNC die Endothelialisierungsrate steigern können. In Vorarbeiten gelang eine Beschichtung unserer BNC-Interponate mit Albumin, Fibronektin oder Heparin. Erste Besiedlungsversuche zeigten eine gesteigerte Expansion von humanen mikrovaskulären Endothelzellen auf diesen beschichteten BNC Interponaten. Es ist das Ziel dieser Arbeit, die Wirksamkeit dieser Beschichtungen in Bezug auf die in vitro Endothelialisierungsrate und unter physiologischen Verhältnissen zu untersuchen. Hierzu wollen wir ein Bioreaktormodell verwenden, welches bereits in unserem Labor etabliert ist. In diesem Bioreaktor werden beschichtete und unbeschichtete Interponate mit humanen und ovinen endothelialen Vorläuferzellen oder vaskulären Endothelzellen besiedelt und unter physiologischen Druck-, Fluss- und Temperaturverhältnissen mit Zellkulturmedium perfundiert. Nach einer Kultivierungszeit von 3 Tagen werden die adhärenten Endothelzellen auf der Oberfläche quantifiziert und funktionell charakterisiert. Wir erwarten, dass die Beschichtungen der Zellulosegrafts zu einer höheren Endothelialisierungsrate führen, besonders für endotheliale Vorläuferzellen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind wesentlich für die Ausrichtung der experimentellen Strategien zur Weiterentwicklung alternativer Graftmaterialien und stellen die Grundlage für weitere, funktionelle Untersuchungen in vivo dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen