Title (eng)
Development of 3D bioprinted fibrin-alginate scaffolds for 3D culture of adipose tissue derived mesenchymal stem cells
Parallel title (deu)
Entwicklung von biogedruckten 3D-Fibrin-Alginat-Scaffolds für die 3D-Kultur von aus Fettgewebe gewonnenen mesenchymalen Stammzellen
Author
Maja Maver
Advisor
Robert Woodward
Assessor
Robert Woodward
Abstract (deu)
Gewebekonstruktion (engl. Tissue Engineering) zielt darauf ab, funktionelles bioartifizielles Gewebe für den Einsatz in der regenerativen Medizin und im Arzneimittelscreening zu entwickeln. In den letzten zehn Jahren wurde das Gebiet der Gewebekonstruktion durch dreidimensionale (3D) Drucktechnologien verändert, die darauf abzielen, geometrisch genau definierte Strukturen oder Gerüste (engl. scaffolds) als Vorläufer nativer Gewebe nachzubilden und sie zu In-vitro-Modellen von Geweben, Organen und Krankheiten zu entwickeln. Die Scaffolds sind Plattformen für 3D-Zellkultur, die es Zellen ermöglichen, sich in einer Umgebung zu vermehren und zu entwickeln, die natürlichem Gewebe ähnlicher ist als herkömmliche zweidimensionale (2D) Zellkultursubstrate. Aufgrund ihrer biokompatiblen Eigenschaften, geringen Toxizität und guter Abbaubarkeit werden Hydrogele aus verschiedenen synthetischen oder natürlichen Polymeren im Tissue Engineering oft zur Herstellung von Scaffolds verwendet. In dieser Studie wurden Biomaterialtinten aus 1 % Alginat und 1 % Fibrinogen für die Gerüstherstellung unter Verwendung von extrusionsbasiertem 3D-Druck in einem Trägerbad verwendet. Zusätzlich wurden dem Hydrogel mesenchymale Stammzellen aus Fettgewebe zugesetzt. Das entwickelte „Bioink“- und Druckverfahren zeigte ein hohes Maß an Biokompatibilität und ermöglichte gleichzeitig einen kontrollierten Abbau. Schließlich zeigen komparative Zellkulturergebnisse eine höhere metabolische Gesamtaktivität von Zellen, die innerhalb der Gerüste kultiviert werden, im Vergleich zu Zellen, die auf der Gerüstoberfläche kultiviert werden. Dies zeigt das Potenzial des entwickelten Bioink- und 3D-Druckprotokolls für die Entwicklung von in vitro Gewebe- und Krankheitsmodellen auf der Grundlage mesenchymaler Stammzellen.
Abstract (eng)
Tissue engineering aims to develop functional bioartificial tissues for use in regenerative medicine and drug screening. In the last decade, the field of tissue engineering has been transformed by three dimensional (3D) printing technologies that aim to recreate geometrically well-defined structures or scaffolds as precursors of native tissues and develop them into in vitro models of tissues, organs and diseases. The scaffolds are platforms for 3D cell culture, allowing cells to proliferate and develop in an environment that more closely resembles natural tissues, compared to traditional two dimensional (2D) cell culture substrates. Due to their biocompatible properties, low toxicity and good degradability, hydrogels made of various synthetic or natural polymers are mostly used in tissue engineering for fabrication of scaffolds. In this study, biomaterial inks composed of 1% alginate and 1% fibrinogen respectively, were used for scaffold fabrication using extrusion based 3D printing within a support bath. In addition, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells were added to the hydrogel. The developed “bioink” and printing process showed a high degree of biocompatibility while allowing controlled degradation. Finally, comparative cell culture results show higher overall metabolic activity of cells cultured within the scaffolds, compared to cells cultured on the scaffold surface. This showcases the potential of the developed bioink and 3D printing protocol for the development of in vitro tissue and disease models based on mesenchymal stem cells.
Keywords (deu)
Gewebekonstruktion3D-DruckScaffoldPolymerAlginatFibrinmesenchymale Stammzellen
Keywords (eng)
Tissue engineering3D-printingscaffoldpolymeralginatefibrinmesenchymal stem cells
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
61 Seiten : Illustrationen
Number of pages
61
Study plan
Masterstudium Molecular Microbiology, Microbial Ecology and Immunobiology
[UA]
[066]
[830]
Association (deu)
Title (eng)
Development of 3D bioprinted fibrin-alginate scaffolds for 3D culture of adipose tissue derived mesenchymal stem cells
Parallel title (deu)
Entwicklung von biogedruckten 3D-Fibrin-Alginat-Scaffolds für die 3D-Kultur von aus Fettgewebe gewonnenen mesenchymalen Stammzellen
Author
Maja Maver
Abstract (deu)
Gewebekonstruktion (engl. Tissue Engineering) zielt darauf ab, funktionelles bioartifizielles Gewebe für den Einsatz in der regenerativen Medizin und im Arzneimittelscreening zu entwickeln. In den letzten zehn Jahren wurde das Gebiet der Gewebekonstruktion durch dreidimensionale (3D) Drucktechnologien verändert, die darauf abzielen, geometrisch genau definierte Strukturen oder Gerüste (engl. scaffolds) als Vorläufer nativer Gewebe nachzubilden und sie zu In-vitro-Modellen von Geweben, Organen und Krankheiten zu entwickeln. Die Scaffolds sind Plattformen für 3D-Zellkultur, die es Zellen ermöglichen, sich in einer Umgebung zu vermehren und zu entwickeln, die natürlichem Gewebe ähnlicher ist als herkömmliche zweidimensionale (2D) Zellkultursubstrate. Aufgrund ihrer biokompatiblen Eigenschaften, geringen Toxizität und guter Abbaubarkeit werden Hydrogele aus verschiedenen synthetischen oder natürlichen Polymeren im Tissue Engineering oft zur Herstellung von Scaffolds verwendet. In dieser Studie wurden Biomaterialtinten aus 1 % Alginat und 1 % Fibrinogen für die Gerüstherstellung unter Verwendung von extrusionsbasiertem 3D-Druck in einem Trägerbad verwendet. Zusätzlich wurden dem Hydrogel mesenchymale Stammzellen aus Fettgewebe zugesetzt. Das entwickelte „Bioink“- und Druckverfahren zeigte ein hohes Maß an Biokompatibilität und ermöglichte gleichzeitig einen kontrollierten Abbau. Schließlich zeigen komparative Zellkulturergebnisse eine höhere metabolische Gesamtaktivität von Zellen, die innerhalb der Gerüste kultiviert werden, im Vergleich zu Zellen, die auf der Gerüstoberfläche kultiviert werden. Dies zeigt das Potenzial des entwickelten Bioink- und 3D-Druckprotokolls für die Entwicklung von in vitro Gewebe- und Krankheitsmodellen auf der Grundlage mesenchymaler Stammzellen.
Abstract (eng)
Tissue engineering aims to develop functional bioartificial tissues for use in regenerative medicine and drug screening. In the last decade, the field of tissue engineering has been transformed by three dimensional (3D) printing technologies that aim to recreate geometrically well-defined structures or scaffolds as precursors of native tissues and develop them into in vitro models of tissues, organs and diseases. The scaffolds are platforms for 3D cell culture, allowing cells to proliferate and develop in an environment that more closely resembles natural tissues, compared to traditional two dimensional (2D) cell culture substrates. Due to their biocompatible properties, low toxicity and good degradability, hydrogels made of various synthetic or natural polymers are mostly used in tissue engineering for fabrication of scaffolds. In this study, biomaterial inks composed of 1% alginate and 1% fibrinogen respectively, were used for scaffold fabrication using extrusion based 3D printing within a support bath. In addition, adipose tissue-derived mesenchymal stem cells were added to the hydrogel. The developed “bioink” and printing process showed a high degree of biocompatibility while allowing controlled degradation. Finally, comparative cell culture results show higher overall metabolic activity of cells cultured within the scaffolds, compared to cells cultured on the scaffold surface. This showcases the potential of the developed bioink and 3D printing protocol for the development of in vitro tissue and disease models based on mesenchymal stem cells.
Keywords (deu)
Gewebekonstruktion3D-DruckScaffoldPolymerAlginatFibrinmesenchymale Stammzellen
Keywords (eng)
Tissue engineering3D-printingscaffoldpolymeralginatefibrinmesenchymal stem cells
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
61
Association (deu)
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