Offene studentische Arbeiten am IDD

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Etablierung einer humanen mesenchymalen Stammzellen Zellkultur (hMSC) für den 3D-Biodruck. hMSCs können in verschiedene Gewebe differenziert werden und bieten somit die Möglichkeit, als modulare Basis für Tissue Engineering zu dienen. Anschließend soll eine Biotinte für den 3D-Biodruck entwickelt werden, welche sich aus Hydrogelen (z.B.: Kollagen, Matrigel, Gelatine, Agarose) und den hMSC zusammensetzt.

Die Arbeit beschäftigt sich mit einer Kombination aus zellbeladenen Hydrogelen, welche mit Gerüststrukturen aus mechanisch steiferen Biomaterialien, wie etwa thermoplastischen, biodegradierbaren Polymeren verstärkt werden und so Vorläuferstrukturen eines Muskelgewebes bilden. Die Verstärkung durch die Gerüststruktur bietet viele Vorteile. So können chemische, mechanische und elektrische Signale eingebracht werden, welche sich auf die Differenzierung der Zellen positiv auswirken können. In der Anwendung kann die sonst sehr weiche Hydrogelstruktur besser transportiert und im Menschen als Implantat befestigt werden.

In der Arbeit sollen diese hybriden Vorläuferstrukturen eines Muskelgewebes hergestellt und charakterisiert werden. Die Arbeit umfasst im einzelnen: 3D Biodruck; Fluoreszenz Mikroskopie; Zellkultur von C2C12 Myoblasten und Differenzierung zu Muskelfasern; Mechanische Charakterisierung

Der Arbeitsumfang wird an die Dauer der Arbeit und den Kenntnisstand des/r Studierenden angepasst. Erfahrung in der Zellkultur ist nicht notwendig, jedoch gewünscht.

Für die Biofabrication von Muskelgewebe werden unterschiedliche Reize verwendet um die Vorläuferzellen in funktionale Muskelfasern zu entwickeln. In der vorliegenden Arbeit soll speziell entwickeltes leitfähiges Filament verdruckt werden um elektrische Felder zu erzeugen, welche die Gewebeentwicklung verbessern.

Die Arbeit umfasst im einzelnen: Literaturrecherche; (CAD-) Design, Auslegung (Simulation des E-Felds) und FFF-Druck von 3 unterschiedlichen 3D Geometrien zur Erzeugung von elektrischen Feldern; Elektrische Charakterisierung; Anpassung des Aufbaus an Zellkulturbedingungen

Wenn es zeitlich möglich ist, soll auch der Einfluss von der Elektrostimulation auf die Muskelgewebsentwicklung untersucht werden. Der Arbeitsumfang wird an die Dauer der Arbeit und den Kenntnisstand des/r Studierenden angepasst.

Die künstliche Züchtung von biologischen Geweben und Organen ist ein seit vielen Jahren verfolgtes Forschungsziel im Bereich der Regenerativen Medizin. Hierbei werden lebende Zellen aus Gewebespenden entnommen, vermehrt und mit sogenannten Gerüstmaterialien und biologischen Faktoren kombiniert. Diese sogenannte Biotinte kann anschließend 3D verdruckt werden, um eine vorgegebene Struktur zu bilden.

Im Rahmen des Projektes soll eine mit Kollagenfasern additivierte Biotinte verdruckt werden. Dies schließt die Integration von lebenden Zellen mit ein, z.B. Muskelzellen oder Nervenzellen. Das gedruckte Modell muss umfassend charakterisiert werden, bspw. Vitalität, Proliferation, Morphologie, Bildung von Muskelfaserbündeln bzw. Neuritenausbildung.