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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-10-01 - 2020-09-30

Es sollen 3 Versuchsreihen durchgeführt werden wie folgt: - Langzeit-3D-Zellkultur mit mesenchymalen Stammzellen Dabei werden die Zellen eingebettet in die Hydrogele und für 3-5 Tage kultiviert. Anschließend werden sie vereinzelt und in ein neues Hydrogel überführt. Nach dem Passagieren werden Zellzahl und Zellviabilität bestimmt. Die Zellen werden mindestens dreimal passagiert. Daraus wird die kumulative Verdopplung in Abhängigkeit von Zeit und Passagieren bestimmt. Ein statistischer Gruppenvergleich wird getroffen. - Isolation von mesenchymalen Stammzellen aus Nabelschnur und Fettgewebe in PL Matrix Hiermit soll der Effekt der Festigkeit des Trägers auf die Migration von mesenchymalen Stammzellen aus Gewebe heraus auf den Träger (die Matrix) überprüft werden. Die Migration wird überprüft durch hochfrequentes Mikroskopieren. Wenn Migration beobachtet wird, werden die Zellen geerntet und gezählt. Migrationsgeschwindigkeit und Zellzahlen werden verglichen. - Einkapselung von mesenchymalen Stammzellen für Bioreaktor-Kultivierung In diesem Experiment wird überprüft, ob eine hoch-feste PL Matrix stabil genug ist, in einem Rührtank-Bioreaktor zur Anwendung zu kommen. Falls dies der Fall ist, werden mesenchymale Stammzellen eingekapselt in Beads und für fünf Tage im Rührtank-Bioreaktor bei 200 rpm kultiviert. Sollten die Hydrogele nicht fest genug sein, kann einerseits die Festigkeit erhöht oder die Rührgeschwindigkeit verringert werden. Es wird überprüft, ob die Zellen ihre metabolische Aktivität behalten.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2019-07-01 - 2020-06-30

Mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind wichtige Kandidaten für zellbasierte Therapien in der Regenerativen Medizin. MSCs werden aus Spendergewebe isoliert und anschließend in vitro auf 2D Kunststoffoberflächen vermehrt. Diese traditionellen Kultivierungsformate entsprechen nicht der physiologischen in vivo-Situation. MSCs, welche unter 3D Bedingungen kultiviert werden (z.B. als Aggregate), zeigen ein vielfach höheres therapeutisches Potential. Im Rahmen dieses Projektes wird ein Bioprozess entwickelt, welcher die Isolation und Vermehrung von MSCs kontinuierlich unter dreidimensionalen Bedingungen ermöglicht. Dafür wird Spendergewebe in ein Hydrogel eingebettet, woraufhin MSCs aus dem Gewebe in das Hydrogel migrieren. Diese Zellen werden anschließend als 3D Aggregate in einem Rührkessel-Bioreaktor vermehrt. Mithilfe dieses Prozesses wird das repetitive Passagieren vermieden, welches unter anderem zu Schädigung der Oberflächenmarker und ungewollten genetischen Veränderungen führt.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-09-01 - 2020-08-31

Das Gebiet der roten Biotechnologie umfasst unter anderem in-vitro Anwendungen von Zellkulturen sowie die Nutzung von Gewebsmodellen die in der Medizin und der pharmazeutischen Forschung zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dazu kommen auch immer stärkere Bestrebungen Tierversuche durch adäquate und relevante in-vitro Modelle zu ersetzen. Um zuverlässige Aussagen aus diesen Modellen zu erhalten ist es jedoch unerlässlich, die Funktionalität von zellbasierten Produkten und Gewebsmodellen möglichst ähnlich an die Physiologie des lebenden Organismus anzupassen. Zur Schaffung möglichst physiologischer Bedingungen werden derzeit an der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) entwickelte, parallelisierbare Miniperfusions-Bioreaktorsysteme eingesetzt. Diese werden vor allem auch für die dreidimensionale Kultivierung von Stammzellen in dynamischen Bioreaktoren in der regenerativen Medizin eingesetzt wobei Parameter aus dem Zellüberstand kontrolliert werden, die großen Einfluss auf die Zellkulturen haben (fluidischer Scherstress, Druck, O2, CO2, pH). Eine kontinuierliche Probennahme während des Wachstums ist derzeit nicht möglich weil es dadurch zu einer Einflussnahme auf die Wachstumsbedingungen kommt. Deshalb können zur Untersuchung der 3D Gewebe zur Zeit nur Endpunktbestimmungen vorgenommen werden obwohl eine kontinuierliche Probennahme während der Kultivierung von großem Vorteil wäre. Eine solche Probennahme um z.B. Metabolismus, Differenzierung u.ä. zu untersuchen, wird durch eine Weiterentwicklung der bei JOANNEUM RESEARCH entwickelten Offenen Mikroperfusion (OFM) ermöglicht. Diese nicht-invasive Probengewinnungsmethode kann genutzt werden um kontinuierlich das Wachstum und die funktionelle Differenzierung des Gewebes zu bestimmen. Die Entwicklung und Integration einer neuen OFM-Variante für Anwendungen in Bioreaktoren ermöglicht eine spezifische zeitaufgelöste online Erfolgskontrolle der optimierten Kultivierungsprozesse und stellt sicher, dass die Entwicklungsergebnisse auf weitere Anwendungen übertragbar sind (Tissue Engineering, in-vitro Testsysteme, Entwicklung von Zelltherapien, Biomaterialtestung - „release kinetics“). In einer zweiten Anwendung wird die Anwendung der OFM im ex-vivo Modell bis zur Marktreife verbessert. Entscheidend für das dabei verwendete chirurgisch explantierte Gewebe, welches verstärkt für biotechnologische Forschungszwecke in der medizinische Diagnostik und regenerative Medizin genutzt werden soll, sind vor allem die optimalen Umgebungsbedingungen, um die Experimente unter möglichst physiologischen Bedingungen durchführen zu können. Deshalb wird ein weiterer Fokus dieses Projekts auf den verbesserten Inkubationsmöglichkeiten für unterschiedliche explantierte Gewebe liegen.