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Cell 3D: Kunststoffschäume für dreidimensionale Zellkultivierung

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Medizintechnik

Zusammenfassung

Die Anzucht tierischer und humaner Zellen spielt bei klinischen Anwendungen und im Labor eine große Rolle. Die Nutzung dieser angezüchteten Zellen reicht von der Testung parmazeutischer Wirkstoffe und der Toxizität von Werkstoffen bis hin zum klinischen Einsatz als Implantat [1–4]. In der Entwicklung pharmazeutischer Wirkstoffe erlangt die frühzeitige Selektierung neuer Formulierungen aufgrund der im Entwicklungsverlauf steigenden Kosten zunehmende Bedeutung [5, 6].

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Literatur

  1. D. von Heimburg, M. Kuberka, R. Rendchen, K. Hemmrich, G. Rau und N. Pallua, Preadipocyte-loaded collagen scaffolds with enlarged pore size for improved soft tissue engineering, Int J Artif Organs, 26 (12), 2003, 1064–76

    Google Scholar 

  2. L. R. V. J. Lanza R.P, Principles Of Tissue Engineering, Academic Press, 2000;

    Google Scholar 

  3. W. Mueller-Klieser, Three-dimensional cell cultures: from molecular mechanisms to clinical applications, Am J Physiol, 273 (4 Pt 1), 1997, C1109–23

    Google Scholar 

  4. C. W. Patrick, Jr., P. B. Chauvin, J. Hobley und G. P. Reece, Preadipocyte seeded PLGA scaffolds for adipose tissue engineering, Tissue Eng, 5 (2), 1999, 139–51

    Article  Google Scholar 

  5. S. C. Gad, Introduction: Drug Discovery in the 21st century in: S. C. Gad, Drug Discovery Handbook, John Wiley & Sons, 2005; 1–10

    Google Scholar 

  6. A. Hillisch, R. Hilgenfeld und H. Giersiefen, Modern methods of drug discovery: An introduction in: A. Hillisch and R. Hilgenfeld, Modern methods of drug discovery, Birkhäuser Verlag, Basel, 2003; 1–19

    Google Scholar 

  7. K. Hemmrich, D. von Heimburg, R. Rendchen, C. Di Bartolo, E. Milella und N. Pallua, Implantation of preadipocyte-loaded hyaluronic acid-based scaffolds into nude mice to evaluate potential for soft tissue engineering, Biomaterials, 26 (34), 2005, 7025–37

    Article  Google Scholar 

  8. D. von Heimburg, S. Zachariah, I. Heschel, H. Kuhling, H. Schoof, B. Hafemann und N. Pallua, Human preadipocytes seeded on freeze-dried collagen scaffolds investigated in vitro and in vivo, Biomaterials, 22 (5), 2001, 429–38

    Article  Google Scholar 

  9. D. von Heimburg, S. Zachariah, A. Low und N. Pallua, Influence of different biodegradable carriers on the in vivo behaviour of human adipose precursor cells, Plast Reconstr Surg, 108 (2), 2001, 411–20; discussion 421–2

    Article  Google Scholar 

  10. Y. Kimura, M. Ozeki, T. Inamoto und Y. Tabata, Adipose tissue engineering based on human preadipocytes combined with gelatin microspheres containing basic fibroblast growth factor, Biomaterials, 24 (14), 2003, 2513–21

    Article  Google Scholar 

  11. L. G. Cima, J. Vacanti, C. Vacanti, D. E. Ingber, D. J. Mooney und R. Langer, Tissue engineering by cell transplantation using biodegradable polymer substrates, Journal of biomedical engineering, 113 1991, 143–51

    Google Scholar 

  12. B. Chevallay und D. Herbage, Collagen-based biomaterials as 3D scaffold for cell cultures: applications for tissue engineering and gene therapy, Med Biol Eng Comput, 38 (2), 2000, 211–8

    Article  Google Scholar 

  13. F. R. Huss und G. Kratz, Mammary epithelial cell and adipocyte co-culture in a 3-D matrix: the first step towards tissue-engineered human breast tissue, Cells Tissues Organs, 169 (4), 2001, 361–7

    Article  Google Scholar 

  14. Kee W. NG, Leong D. und Hutmacher D., The challange to measure cell proliferation in two and three dimensions, Tissue Engineering, 11 (1), 2005, 182–191

    Article  Google Scholar 

  15. A. Walter, Oberflächenmodifizierte Polymerschäume für die dreidimensionale Zellkultur, Dissertation, Chair of Medical Engineering, Technische Universität München, Munich, 2007

    Google Scholar 

  16. D. W. Hutmacher, Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage, Biomaterials, 21 2000, 2529–2543

    Article  Google Scholar 

  17. E. Wintermantel, Medizintechnik mit biokompatiblen Werkstoffen und Verfahren, Springer, Berlin, 2002; 296–303

    Google Scholar 

  18. S.-T. Lee, Foam nucleation in gas-dispersed polymeric systems in: S.-T. Lee, Foam extrusion, Technomic Publishing, Lancaster, Basel, 2000; 81–124

    Google Scholar 

  19. S. K. Goel und E. J. Beckman, Nucleation and growth in microcellar materials: supercritical CO2 as foaming agent, International Journal of Multiphase Flow, 22 1996, 93–97

    Article  Google Scholar 

  20. J. S. Colton und N. P. Suh, Nucleation of microcellular foam: theory and practice, Polymer engineering and science, 21 1987, 500

    Article  Google Scholar 

  21. C. F. Delale, J. Hruby und F. Marsik, Homogenous bubble nucleation in liquids: The classical theory revisted, The Journal of Chemical Physics, 118 (2), 2003, 792–806

    Article  Google Scholar 

  22. F. F. Abraham, Homogeneous nucleation theory in: H. Eyring and D. Henderson, Advances in theoretical chemistry, Supplement 1, Academic Press, New York, 1974; 80–108

    Google Scholar 

  23. C. B. Park, D. F. Baldwin und N. P. Suh, Effect of the pressure drop rate on cell nucleation in continuous processing of microcellular polymers, Polymer engineering and science, 35 (5), 1995, 432–440

    Article  Google Scholar 

  24. D. Klempner und K. C. Frisch, Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology, Hanser, München, Wien, New York, 1991; 5–13

    Google Scholar 

  25. H. Schumacher, Grundlagen des physikalischen Schäumens, Thermoplastische Schaumstoffe-Verarbeitungstechnik und Möglichkeiten der Prozessanalyse, Aachen, 2004

    Google Scholar 

  26. M. A. Shafi, K. Joshi und R. W. Flumerfelt, Bubble size distributions in freely expanded polymer foams, Chemical Engineering Science, 52 (4), 1997, 635–644

    Article  Google Scholar 

  27. M. Amon und C. D. Denson, A study of the dynamics of foam growth: analysis of the growth of closely spaced spherical bubbles, Polymer engineering and science, 24 (13), 1984, 1026–1034

    Article  Google Scholar 

  28. J. R. Street, L. F. Arthur und L. P. Reiss, Dynamics of phase growth in viscous, non-Newtonian liquids – Initial stages of growth, Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals, 10 (1), 1971, 54–64

    Article  Google Scholar 

  29. Q. Huang, Lösemittelfreie Herstellung von porösen polymeren Membranen durch Schaumextrusion, Dissertation, Fachbereich Chemie, Universität Hamburg, Hamburg, 2000

    Google Scholar 

  30. N. S. Ramesh, Foam growth in polymers in: L. S.-T., Foam extrusion, Technomic Publishing, Lancester, Basel, 2000; 125–145

    Google Scholar 

  31. S. Leicher, Microcellular injection moulding of porous polymer implants, Master Thesis, Central institute for medical engineering, Technical University, Munich, 2004

    Google Scholar 

  32. J. Martini, F. Waldmann und N. P. Suh, The production and analysis of microcellular thermoplastic foams, SPE ANTEC Proceedings, 28 1982, 674–676

    Google Scholar 

  33. H. Kawashima und M. Shimbo, Effect of key process variables on microstructure of injection molded microcellular polystyrene foams, Cellular polymers, 22 (3), 2003, 175–190

    Google Scholar 

  34. K. T. Okamoto, Microcellular processing, Hanser, Munich, 2003; 1–37

    Google Scholar 

  35. M. Gruber, Schaumspritzgießen mit physikalischen Treibmitteln – Maschinenausrüstung und Prozessführung, Thermoplastische Schaumstoffe – Verarbeitungstechnik und Möglichkeiten der Prozessanalyse, Aachen, 2004

    Google Scholar 

  36. S. Habibi-Naini, Schäumen auf flexible Weise, Thermoplastische Schaumstoffe – Verarbeitungstechnik und Möglichkeiten der Prozessanalyse, Aachen, 2004

    Google Scholar 

  37. W. Michaeli und S. Habibi-Naini, Schaumspritzgießen mit physikalischen Treibmitteln – Maschinenkonzepte und Prozessuntersuchungen, Thermoplastische Schaumstoffe Verarbeitungstechnik und Prozessanalyse, Aachen, 2003

    Google Scholar 

  38. M. Reimker, Zweischneckenextruder in der Schaumtandemlinie, Thermoplastische Schaumstoffe – Verarbeitungstechniken und Möglichkeiten der Prozessanalyse, Aachen, 2004

    Google Scholar 

  39. W. Michaeli und S. Habibi-Naini, Foam injection molding (FIM) – a new nozzle for fluid injection, ANTEC 2002, San Francisco, 2002

    Google Scholar 

  40. X. Han, K. W. Koelling, D. L. Tomasko und L. J. Lee, Continuous microcellular polystyrene foam extrusion with supercritical CO2, Polymer engineering and science, 42 (11), 2002, 2094–2106

    Article  Google Scholar 

  41. X. Xu, C. B. Park, D. Xu und R. Pop-Iliev, Effects of die geometry on cell nucleation of PS foams blown with CO2, Polymer engineering and science, 43 (7), 2003, 1378–1390

    Article  Google Scholar 

  42. C. B. Park, A. H. Behravesh und R. D. Venter, Low density microcellular foam processing in extrusion using CO2, Polymer engineering and science, 38 (11), 1998, 1812–1823

    Article  Google Scholar 

  43. C. Rauwendaal, Polymer extrusion, Hanser, Munich, Cincinnati, 2001; 572–575

    Google Scholar 

  44. H.-G. Fritz, S. Fang und R. Krause, Rechnergestützte Auslegung von Kalibrierwerkzeugen in: V.-G. K. Verein deutscher Ingenieure, Extrusionswerkzeuge: Schwerpunkt Profilwerkzeuge, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1996; 187–242

    Google Scholar 

  45. G. Lichti, Kalibrieren von Profilen. Extrusionswerkzeuge, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1993;

    Google Scholar 

  46. O. Schwarz, F.-W. Ebeling und B. Furth, Kunststoffverarbeitung, Vogel, Würzburg, 2002; 54–55

    Google Scholar 

  47. W. Michaeli, Extrusionswerkzeuge für Kunststoffe, Hanser, München, 1979;

    Google Scholar 

  48. S. Leicher, A. Walter, M. Schneebauer, T. Kopp, M. Wagner und E. Wintermantel, Key processing parameters for microcellular molded polystyrene material, Cellular polymers, 25 (2), 2006, 63–72

    Google Scholar 

  49. C. B. Park und N. P. Suh, Filamentary extrusion of microcellular polymers using a rapid decrompessive element, Polymer engineering and science, 36 (1), 1996, 34–48

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  50. [50] B. D. Ratner, Surface modification of polymers for biomedical applications: chemical, biological and surface analytical challenges in: B. D. Ratner and D. G. Castner, Surface modification of polymeric biomaterials, Plenum Press, New York, 1996; 1–9

    Google Scholar 

  51. P. C. Schamberger und J. A. Gardella, Surface chemical modifications of materials which influence animal cell adhesion – a review, Coll. Surf. B.: Biointerfaces, 2 1994, 209–223

    Article  Google Scholar 

  52. Y. Ohya, H. Matsunami und T. Ouchi, Cell growth on the porous sponges prepared from poly(depsipeptide-co-lactide) having various functional groups, Journal of biomaterials science polymer edition, 15 (1), 2004, 111–123

    Article  Google Scholar 

  53. J. H. Lee, J. W. Lee, G. Khang und H. B. Lee, Interaction of cells on chargeable functional group gradient surfaces, Biomaterials, 18 1997, 351–358

    Article  Google Scholar 

  54. P. B. van Wachem, A. H. Hogt, J. Beugeling, J. Feijen, A. Bantjes, J. P. Detmer und W. G. van Aken, Adhesion of cultured human endothelial cells onto methacrylate polymers with varying surface wettability and charge, Biomaterials, 8 1987, 323–328

    Article  Google Scholar 

  55. M. Wertheimer, Plasma treatment of polymers to improve adhesion, adhesion promotive techniques, technological applications in: K. L. Mittal and A. Pizzi, Adhesion promotion techniques, Marcel Dekker, New York, 1999; 139–173

    Google Scholar 

  56. Gleich H., Zusammenhang zwischen Oberflächenenergie und Adhäsionsvermögen von Polymerwerkstoffen am Beispiel von PP und PBT und deren Beeinflussung durch die Niederdruckplasmatechnologie, Dissertation, Duisburg-Essen, Duisburg, 2004

    Google Scholar 

  57. Inagaki N., Plasma surface modification and plasma polymerization, Technomic Publishing Co., Lancester, 1996; 21–41

    Google Scholar 

  58. K. Rieß, Plasmamodifizierung von Polyethylen, Dissertation, Martin-Luther-Universität Halle Wittenberg, Wittenberg, 2001

    Google Scholar 

  59. J. Boxleitner, Optimierung der Benetzbarkeit eines Polystyrolschaums für den Einsatz als Zellkulturträger, Diplomarbeit, Bioingenieurwesen, Fachhochschule München, München, 2006

    Google Scholar 

  60. A. Tondorf, Möglichkeiten zur 3D Schaumstrukturanalyse mittels digitaler Bildverarbeitung, Thermoplastische Schaumstoffe – Verarbeitungstechniken und Möglichkeiten der Prozessanalyse, Aachen, 2004

    Google Scholar 

  61. R. Peters, Schaumstrukturanalyse mit digitalen Bildverarbeitungsmethoden, Dissertation, Institut für Kunststoffverarbeitung, RWTH Aachen, Aachen, 2003

    Google Scholar 

  62. B. Müller, F. Beckmann, M. Huser, F. Maspero, G. Szekely, K. Ruffieux, P. Thurner und E. Wintermantel, Non-destructive three-dimensional evaluation of a polymer sponge by micro-tomography using synchrotron radiation, Biomol. Eng., 19 (2–6), 2002, 73–8

    Article  Google Scholar 

  63. B. Illerhaus, E. Jasiuniene und J. Goebbels, Messungen von Eigenschaften poröser Materialien in 3D mittels Mikro-Computertomographie, BAM, 2001,

    Google Scholar 

  64. W. W. Minuth und R. Strehl, 3-D-Kulturen: Zellen, Kultursysteme und Environment, Pabst Science Publisher, Lengerich, 2006; 156–186

    Google Scholar 

  65. C. Fischbach, J. Seufert, H. Staiger, M. Hacker, M. Neubauer, A. Gopferich und T. Blunk, Three-dimensional in vitro model of adipogenesis: comparison of culture conditions, Tissue Eng, 10 (1–2), 2004, 215–29

    Article  Google Scholar 

  66. W. W. Minuth und R. Strehl, 3-D-Kulturen: Zellen, Kultursysteme und Environment, Pabst Science Publisher, Lengerich, 2006; 447–452

    Google Scholar 

  67. C. U. Lau, Biologische und physikochemische Charakterisierung sowie 3D-Wachstum von Zellen auf Matrices aus nativem Kollagen für den Einsatz in der Medizin, Dissertation, Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, Rheinisch Westfälische Technische Hochschule, Aachen, 2005

    Google Scholar 

  68. E. T. den Braber, H. V. Jansen, M. J. de Boer, H. J. Croes, M. Elwenspoek, L. A. Ginsel und J. A. Jansen, Scanning electron microscopic, transmission electron microscopic, and confocal laser scanning microscopic observation of fibroblasts cultured on microgrooved surfaces of bulk titanium substrata, J Biomed Mater Res, 40 (3), 1998, 425–33

    Article  Google Scholar 

  69. E. T. den Braber, J. E. de Ruijter, L. A. Ginsel, A. F. von Recum und J. A. Jansen, Orientation of ECM protein deposition, fibroblast cytoskeleton, and attachment complex components on silicone microgrooved surfaces, J Biomed Mater Res, 40 (2), 1998, 291–300

    Article  Google Scholar 

  70. E. Cukierman, R. Pankov und K. M. Yamada, Cell interactions with three-dimensional matrices, Curr Opin Cell Biol, 14 (5), 2002, 633–9

    Article  Google Scholar 

  71. B. A. Roeder, K. Kokini, J. E. Sturgis, J. P. Robinson und S. L. Voytik-Harbin, Tensile mechanical properties of three-dimensional type I collagen extracellular matrices with varied microstructure, J Biomech Eng, 124 (2), 2002, 214–22

    Article  Google Scholar 

  72. C. Kaps, S. Frauenschuh, M. Endres, J. Ringe, A. Haisch, J. Lauber, J. Buer, V. Krenn, T. Häupl, G.-R. Burmester und M. Sittinger, Gene expression profiling of human articular cartilage grafts generated by tissue engineering, Biomaterials, 27 2006, 3617–3630

    Google Scholar 

  73. H. Liu, J. Lin und K. Roy, Effect of 3D scaffold and dynamic culture condition on the global gene expression profile of mouse embryonic stem cells, Biomaterials, 27 2006, 5978–5989

    Article  Google Scholar 

  74. T. Nakamura, Temporal gene expression changes during adipogenesis in human mesenchymal stem cells, Biochem Biophys Res Commun, 303 (1), 2003, 306–12

    Article  Google Scholar 

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Walter, A., Leicher, S., Wintermantel, E. (2009). Cell 3D: Kunststoffschäume für dreidimensionale Zellkultivierung. In: Wintermantel, E., Ha, SW. (eds) Medizintechnik. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-93936-8_33

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