Züchtung primärer osteogener Zellen auf neuartigen Gerüststrukturen in Kleinfermentern zur Herstellung von Knochenimplantaten in vitro

Als Grundlage für die Herstellung von Knochengewebeersatz in vitro wurden in dieser Arbeit Konzepte zur Kultivierung von Knochenvorläuferzellen untersucht. Aus dem Knochenmark der Ratte isolierte Zellen wurden mit verschiedenen Basalmedien, Wachstumsfaktorkombinationen und Serumkonzentrationen kultiviert und auf ihr Proliferations- und Differenzierungspotenzial getestet. Hierbei zeigte sich, dass die Kombination Fibroblast Growth Factor 2 und Platelet-Derived Growth Factor-BB die Proliferation der Zellen am besten unterstützten. Aufgrund der verminderten Adhäsion und Ausspreitung der Zellen konnte auf einen Serumanteil im Kulturmedium nicht völlig verzichtet, dieser jedoch von ursprünglich 15 auf 1% reduziert werden. Bei der Kulturführung auf dreidimensionalen Trägergerüsten wurden sowohl Besiedlungskonzepte von unterschiedlichen Gerüststrukturen untersucht als auch Verfahren zur Langzeitkultur (>7 Tage) von Knochenvorläuferzellen etabliert und verglichen. Ein für diese Anwendung entwickelter Kleinfermenter wurde weiter optimiert und das Arbeitsvolumen von 80 auf 30 ml reduziert. Dieses System erwies sich als statischen Kulturen deutlich überlegen. Die Kultivierung der Zellen in Festbettperfusionsreaktoren mit kontinuierlichem Medienaustausch ermöglicht eine 30tägige Kulturführung auf porösen Calciumphosphatgerüsten mit einer im Vergleich zur statischen Kultur beschleunigten Proliferation, höheren Gesamtzellausbeute sowie verbesserten Matrixbildung und -mineralisierung.