{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:1579"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:1579","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Morphologische Untersuchungen von Chondrozyten in dreidimensionaler Hydrogel-Kultur : ein Beitrag zum Tissue Engineering hyalinen Gelenkknorpels","abstract":"Für die Behandlung von Gelenkknorpeldefekten wird eine große Auswahl an Behandlungsmöglichkeiten beschrieben. Die Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT) stellt eine potentielle Therapie dar und ist auf dem Weg, als etablierte Option anerkannt zu werden. Auf den Prinzipien der Periost-covered ACT basierend, werden Variationen wie z. B. die Collagen-covered ACT, die Matrix-induced ACT und Hyaluronscaffolds angewandt und durchgeführt. Eine hyaline Regeneratqualität zu erreichen, stellt jedoch eine Schwierigkeit dar. Daher ist eine Verbesserung bezüglich des chirurgischen Eingriffes sowie des Chondrozytenhandlings und der Zellimplantation erstrebenswert. In diesem Sinne werden neue zellbasierte Techniken und Trägersubstanzen erforscht. <br>Im Rahmen einer Hydrogelstudie zur Behandlung von Gelenkknorpeldefekten wurde eine neue injizierbare Hydrogelformel entwickelt, die zur dreidimensionalen Zellanordnung eingesetzt wurde. Isolierte hyaline Chondrozyten, gewonnen von adulten Schafsknien, wurden über zehn Wochen in Hydrogeltropfen in-vitro kultiviert. Die Fragestellung lautete, ob eine solche dreidimensionale Kultur ohne Verlust von morphologischen und funktionellen hyalinen Zellcharakteristika möglich ist, und ob die Ergebnisse auf folgende in-vivo Applikationen übertragbar sind. Die charakteristische Zellmorphologie wurde licht- und elektronenmikroskopisch untersucht, die Proliferationsrate der Chondrozyten per Brom-deoxyuridin Immunfluoreszenz erhoben. Zusätzlich wurde die Expression von Kollagen Typ I und II, von Knorpel Proteoglykanen und Hyaluronansynthasen analysiert. Im Gegensatz zu zweidimensionalen Monolayer Kulturen, wo eine fibroblastische Dedifferenzierung gewöhnlich zu beobachten ist, proliferierte eine beträchtliche Anzahl an Chondrozyten, welche über den gesamten Kultivierungszeitraum einen differenzierten, spheroidalen Phänotyp präsentierten. Darüber hinaus ähnelte die hyaline Matrixzusammensetzung und -Expression dem natürlichen Muster. <br>Somit kann geschlussfolgert werden, dass diese 3D in-vitro Hydrogelkultur geeignet ist, um Chondrozyten in einem differenzierten Zustand zu halten und zu kultivieren, und charakteristische Zelleigenschaften zu bewahren. Dies auch ohne zusätzlichen hydrostatischen Druck und/oder externe mechanische Stimuli. Die 3D Hydrogelkultur von Chondrozyten könnte eine praktikable Methode für das in-vitro Tissue Engineering von hyalinartigem, bioartifiziellem Knorpelgewebe bereitstellen und Optionen für in-vivo Applikationen eröffnen.","abstract_html":"Für die Behandlung von Gelenkknorpeldefekten wird eine große Auswahl an Behandlungsmöglichkeiten beschrieben. Die Autologe Chondrozyten Transplantation (ACT) stellt eine potentielle Therapie dar und ist auf dem Weg, als etablierte Option anerkannt zu werden. Auf den Prinzipien der Periost-covered ACT basierend, werden Variationen wie z. B. die Collagen-covered ACT, die Matrix-induced ACT und Hyaluronscaffolds angewandt und durchgeführt. Eine hyaline Regeneratqualität zu erreichen, stellt jedoch eine Schwierigkeit dar. Daher ist eine Verbesserung bezüglich des chirurgischen Eingriffes sowie des Chondrozytenhandlings und der Zellimplantation erstrebenswert. In diesem Sinne werden neue zellbasierte Techniken und Trägersubstanzen erforscht. &lt;br&gt;Im Rahmen einer Hydrogelstudie zur Behandlung von Gelenkknorpeldefekten wurde eine neue injizierbare Hydrogelformel entwickelt, die zur dreidimensionalen Zellanordnung eingesetzt wurde. Isolierte hyaline Chondrozyten, gewonnen von adulten Schafsknien, wurden über zehn Wochen in Hydrogeltropfen in-vitro kultiviert. Die Fragestellung lautete, ob eine solche dreidimensionale Kultur ohne Verlust von morphologischen und funktionellen hyalinen Zellcharakteristika möglich ist, und ob die Ergebnisse auf folgende in-vivo Applikationen übertragbar sind. Die charakteristische Zellmorphologie wurde licht- und elektronenmikroskopisch untersucht, die Proliferationsrate der Chondrozyten per Brom-deoxyuridin Immunfluoreszenz erhoben. Zusätzlich wurde die Expression von Kollagen Typ I und II, von Knorpel Proteoglykanen und Hyaluronansynthasen analysiert. 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Die Fragestellung lautete, ob eine solche dreidimensionale Kultur ohne Verlust von morphologischen und funktionellen hyalinen Zellcharakteristika möglich ist, und ob die Ergebnisse auf folgende in-vivo Applikationen übertragbar sind. Die charakteristische Zellmorphologie wurde licht- und elektronenmikroskopisch untersucht, die Proliferationsrate der Chondrozyten per Brom-deoxyuridin Immunfluoreszenz erhoben. Zusätzlich wurde die Expression von Kollagen Typ I und II, von Knorpel Proteoglykanen und Hyaluronansynthasen analysiert. Im Gegensatz zu zweidimensionalen Monolayer Kulturen, wo eine fibroblastische Dedifferenzierung gewöhnlich zu beobachten ist, proliferierte eine beträchtliche Anzahl an Chondrozyten, welche über den gesamten Kultivierungszeitraum einen differenzierten, spheroidalen Phänotyp präsentierten. Darüber hinaus ähnelte die hyaline Matrixzusammensetzung und -Expression dem natürlichen Muster. <br>Somit kann geschlussfolgert werden, dass diese 3D in-vitro Hydrogelkultur geeignet ist, um Chondrozyten in einem differenzierten Zustand zu halten und zu kultivieren, und charakteristische Zelleigenschaften zu bewahren. Dies auch ohne zusätzlichen hydrostatischen Druck und/oder externe mechanische Stimuli. Die 3D Hydrogelkultur von Chondrozyten könnte eine praktikable Methode für das in-vitro Tissue Engineering von hyalinartigem, bioartifiziellem Knorpelgewebe bereitstellen und Optionen für in-vivo Applikationen eröffnen.","For the restoration of full-thickness articular cartilage defects a wide variety of treatments is described. The Autologous Chondrocyte Transplantation (ACT) provides a potential treatment and is considered to be an established option. Based on the principles of the periostal-covered ACT, variations such as e.g. collagen-covered ACT, matrix-induced ACT and hyaluronan scaffolds are in use. But a hyaline quality of the regenerated tissue is difficult to provide and to assure. Therefore further improvement regarding the surgical procedure as well as the style of chondrocyte handling and implantation is desirable. Concerning to this new cellular-based and carrier techniques are under investigation. <br>We developed a new injectable hydrogel formulation that we used for three-dimensional cell order. Isolated hyaline chondrocytes harvested from adult sheep knee joints were cultured within hydrogel beads for up to ten weeks. We asked whether this 3D culture was possible without loss of morphological and functional hyaline cell characteristics and whether these results are practicable to the followed in vivo applications. The characteristic cell morphology was evaluated with light and electron microscopy and chondrocytes proliferative activity assessed with Bromodeoxyuridine immunofluorescence. In addition, expression of collagen type II and I, cartilage proteoglycan and hyaluronan synthases were studied. In contrast to traditional two-dimensional monolayer cultures, where fibroblastic dedifferentiation is commonly observed, a considerable proportion of chondrocytes in our 3D hydrogel culture proliferated and presented a differentiated spherical phenotype over the whole time course. Moreover, expression of hyaline matrix molecules resembled the in vivo pattern. <br>We conclude that 3D hydrogel culture in vitro, even without additional hydrostatic pressure and/or external mechanical stimulation, can keep chondrocytes in a differentiated state combined with the maintenance of characteristic functions. 3D hydrogel chondrocyte culture may provide a superior technique for in vitro tissue engineering of hyaline like bioartificial cartilage, and may enable opportunities for the in vivo application."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Morphologische Untersuchungen von Chondrozyten in dreidimensionaler Hydrogel-Kultur : ein Beitrag zum Tissue Engineering hyalinen Gelenkknorpels","Morphological observations of chondrocytes in 3D hydrogel culture : a contribution to Tissue Engineering of hyaline articular cartilage"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Erggelet, Christoph"],"dc:creator":["Schagemann, Jan C."],"dc:description.abstract":["Für die Behandlung von Gelenkknorpeldefekten wird eine große Auswahl an Behandlungsmöglichkeiten beschrieben. 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Die Fragestellung lautete, ob eine solche dreidimensionale Kultur ohne Verlust von morphologischen und funktionellen hyalinen Zellcharakteristika möglich ist, und ob die Ergebnisse auf folgende in-vivo Applikationen übertragbar sind. Die charakteristische Zellmorphologie wurde licht- und elektronenmikroskopisch untersucht, die Proliferationsrate der Chondrozyten per Brom-deoxyuridin Immunfluoreszenz erhoben. Zusätzlich wurde die Expression von Kollagen Typ I und II, von Knorpel Proteoglykanen und Hyaluronansynthasen analysiert. Im Gegensatz zu zweidimensionalen Monolayer Kulturen, wo eine fibroblastische Dedifferenzierung gewöhnlich zu beobachten ist, proliferierte eine beträchtliche Anzahl an Chondrozyten, welche über den gesamten Kultivierungszeitraum einen differenzierten, spheroidalen Phänotyp präsentierten. Darüber hinaus ähnelte die hyaline Matrixzusammensetzung und -Expression dem natürlichen Muster. <br>Somit kann geschlussfolgert werden, dass diese 3D in-vitro Hydrogelkultur geeignet ist, um Chondrozyten in einem differenzierten Zustand zu halten und zu kultivieren, und charakteristische Zelleigenschaften zu bewahren. Dies auch ohne zusätzlichen hydrostatischen Druck und/oder externe mechanische Stimuli. Die 3D Hydrogelkultur von Chondrozyten könnte eine praktikable Methode für das in-vitro Tissue Engineering von hyalinartigem, bioartifiziellem Knorpelgewebe bereitstellen und Optionen für in-vivo Applikationen eröffnen.","For the restoration of full-thickness articular cartilage defects a wide variety of treatments is described. The Autologous Chondrocyte Transplantation (ACT) provides a potential treatment and is considered to be an established option. Based on the principles of the periostal-covered ACT, variations such as e.g. collagen-covered ACT, matrix-induced ACT and hyaluronan scaffolds are in use. But a hyaline quality of the regenerated tissue is difficult to provide and to assure. Therefore further improvement regarding the surgical procedure as well as the style of chondrocyte handling and implantation is desirable. Concerning to this new cellular-based and carrier techniques are under investigation. <br>We developed a new injectable hydrogel formulation that we used for three-dimensional cell order. Isolated hyaline chondrocytes harvested from adult sheep knee joints were cultured within hydrogel beads for up to ten weeks. We asked whether this 3D culture was possible without loss of morphological and functional hyaline cell characteristics and whether these results are practicable to the followed in vivo applications. The characteristic cell morphology was evaluated with light and electron microscopy and chondrocytes proliferative activity assessed with Bromodeoxyuridine immunofluorescence. In addition, expression of collagen type II and I, cartilage proteoglycan and hyaluronan synthases were studied. In contrast to traditional two-dimensional monolayer cultures, where fibroblastic dedifferentiation is commonly observed, a considerable proportion of chondrocytes in our 3D hydrogel culture proliferated and presented a differentiated spherical phenotype over the whole time course. Moreover, expression of hyaline matrix molecules resembled the in vivo pattern. <br>We conclude that 3D hydrogel culture in vitro, even without additional hydrostatic pressure and/or external mechanical stimulation, can keep chondrocytes in a differentiated state combined with the maintenance of characteristic functions. 3D hydrogel chondrocyte culture may provide a superior technique for in vitro tissue engineering of hyaline like bioartificial cartilage, and may enable opportunities for the in vivo application."],"dc:format.medium":["application/pdf"],"dc:subject":["chondrocytes","alginate","hydrogel","Tissue Engineering","hyaline articular cartilage","autologous chondrocyte transplantation"],"dc:title":["Morphologische Untersuchungen von Chondrozyten in dreidimensionaler Hydrogel-Kultur : ein Beitrag zum Tissue Engineering hyalinen Gelenkknorpels","Morphological observations of chondrocytes in 3D hydrogel culture : a contribution to Tissue Engineering of hyaline articular cartilage"],"dc:type":["DoctoralThesis"]},"updated_at":"2026-07-24T02:22:22Z"}