Entwicklung geeigneter Strategien für den 3D-Druck von Scaffolds für das Tissue Engineering vaskulärer Strukturen

Kardiovaskuläre Erkrankungen sind eine der häufigsten Todesursachen weltweit und bisherige Behandlungsmöglichkeiten, wie die Überbrückung mit synthetischen Gefäßprothesen oder autologen Blutgefäßen, weisen gravierende Einschränkungen auf. Eine Alternative könnte die Verwendung einer mit autologen Zellen besiedelte bioartifizielle Gefäßprothese sein, die die Nachteile bisheriger Behandlungsmöglichkeiten beseitigt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Scaffold-Konzepte mittels 3D-Druck-Techniken für die Entwicklung einer bioartifiziellen Blutgefäßprothese untersucht. Insbesondere wurde die Entwicklung der innersten Schicht von Blutgefäßen, der Tunica intima, auf dem biokompatiblen synthetischen Polymer Polycaprolacton untersucht. Die Tunica intima umfasst im Wesentlichen eine durchgängige, lückenlose und einschichtige Endothelzellschicht. Die Adhäsion von Endothelzellen auf Scaffolds, die durch Extrusionsdruck erstellt wurden, ist jedoch eingeschränkt. Die elektrohydrodynamische 3D-Druck-Technik Melt electrowriting (MEW) wurde für die Herstellung mikroporöser Scaffolds mit verbesserter Zelladhäsion verwendet. Nach Optimierung der Porengröße und Beschichtung mit dem Blutgerinnungsfaktor Fibrin konnte auf den MEW-Scaffolds die Kultivierung von durchgängigen Endothelzellschichten erreicht werden. Die Kultivierung der Endothelzellschichten unter dynamischen Bedingungen zeigte die Eignung der erstellten Scaffolds unter Scherstress von bis zu 10 dyn cm-2. Durch die Verwendung eines zylindrischen Druckbetts konnten Scaffolds mit einer geweberelevanten tubulären Form erstellt werden.