Entwicklung und mikrofluidische Charakterisierung eines dynamisch kultivierten Vollhautmodells (Fortsetzung)

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von dynamisch kultivierten humanen Hautmodellen sowie deren Charakterisierung bzgl. Substanztransport, Gewebedynamik und Mikrofluidik. Ausgangspunkt ist ein Multi-Organ-Chip (MOC) als eine neuartige Technologie zur Modellierung von Segmenten des menschlichen Organismus im Objektträger-Chip-Format. Diese bietet eine einzigartige Plattform für die Entwicklung physiologisch angenäherter Hautäquivalente. Durch die flexible Bauweise und schnelle Design-Zyklen können modulare Hautmodelle entwickelt werden, die es erlauben Schritt für Schritt Komponenten wie Fettgewebe, Haarfollikel oder ein Gefäßsystem zu integrieren. Im laufenden Projekt wurden diese Hautmodelle erfolgreich entwickelt und Permeabilitätskoeffizienten zur Simulation von Stofftransport- und Verteilungseffekten bezüglich der Nährstoffe bzw. der anfallenden Metabolite bei der Ver- und Entsorgung der Zellkomponenten sowie für hochmolekulare Wirkstoffe erarbeitet.Nachdem bislang der Fokus auf der dem Verständnis der Wirkstoffpenetration lag, sollen sich die Arbeiten im Folgeprojekt mit der Erforschung von Penetrations- und Permeationsmechanismen von industriell hergestellten Nanomaterialien in menschlichen Hautmodellen beschäftigen. Hierzu sollen neue aussagekräftige Untersuchungsmethoden für die Erfassung der Penetration und Permeation von Nanomaterialien in und durch die menschliche Haut etabliert werden. Für die an der TU-Berlin entwickelte, Chip-basierende Langzeit-Hautkulturtechnologie soll die Nanomaterial-Exposition optimiert und im Vergleich zu anderen in vitro Verfahren und in vivo Daten bewertet werden.

Stichworte

• Bioreaktor
• Multi Organ Chip
• Tissue Engineering

Publikationen

• Goepfert, Christiane and Scheurer, Wibke and Rohn, Susanne and Rathjen, Britta and Meyer, Stefanie and Dittmann, Anja and Wiegandt, Katharina and Janß en, Rolf and Pörtner, Ralf: 3D-Bioreactor culture of human hepatoma cell line HepG2 as a promising tool for in vitro substance testing. BMC Proceedings, 5(Suppl 8): S. P61, 2011. , DOI: 10.1186/1753-6561-5-S8-P61
• Goepfert, Christiane and Blume, Grit and Faschian, Rebecca and Meyer, Stefanie and Schirmer, Cedric and Müller-Wichards, Wiebke and Müller, Jörg and Fischer, Janine and Feyerabend, Frank and Pörtner, Ralf: A modular flow-chamber bioreactor concept as a tool for continuous 2D- and 3D-cell culture. BMC Proceedings, 7(Suppl 6): S. P87, 2013. , DOI: 10.1186/1753-6561-7-S6-P87
• Pörtner, Ralf and Nagel-Heyer, Stephanie and Goepfert, Christiane and Adamietz, Peter and Meenen, Norbert M: Bioreactor design for tissue engineering. Journal of bioscience and bioengineering, 100(3): S. 235--245, 2005. , DOI: 10.1263/jbb.100.235
• Kasper, Cornelia and van Griensven, Martijn and Pörtner, Ralf: Bioreactor systems for tissue engineering II: Strategies for the expansion and directed differentiation of stem cells, Jg. 123 von Advances in biochemical engineering/biotechnology. Springer, Heidelberg and New York, , 2010
• Hsu, H; Kracht, JK; Harder, LE; Rudnik, K; Lindner, G; Schimek, K; Marx, U; Pörtner, R: A Method for Determination and Simulation of Permeability and Diffusion in a 3D Tissue Model in a Membrane Insert System for Multi-well Plates. 2017. , https://www.jove.com/video/56412/a-method-for-determination-simulation-permeability-diffusion-3dJOVE.