title: Herstellung und Charakterisierung eines Biomaterials zur Austestung an Osteoblasten
Creators: name: Wolfertsberger, Anna
Publisher: name: :none
Year: 2015

description: Hydrogele stellen wichtige Biomaterialien im Bereich des „Bone Tissue Engineering“ dar, die besonders für die Therapie von selbstständig nicht heilenden Knochenschäden („critical size defects“) gute Einsatzmöglichkeiten bieten. In dieser Arbeit wurde ein Hydrogel auf Basis von GelMA hergestellt. Dazu wurde GelMA synthetisiert, strukturell analysiert und unter Einsatz des PI Irgacure 2959 zu einem Hydrogel photopolymerisiert. Die mechanischen Eigenschaften wurden anhand des Quellungsverhaltens des Hydrogels charakterisiert und Einflüsse der einzelnen Hydrogel-Komponenten auf die Viabilität primärer OB wurden mittels WST-1-Assays analysiert. Die polymerisierten Hydrogele wurden auf die Eignung als Knochenersatzmaterial anhand der Differenzierung und Mineralisationsfähigkeit von primären OB ausgetestet. Nach erfolgter Optimierung der Zellaussaat auf den Hydrogelen wurde die Differenzierung der primären OB durch Zusatz von MM (Vit.C 50 μg/ml und β-GP 10 mM) angeregt. Es wurde auf die Aktivität von ALP getestet, um das Vorliegen von differenzierenden OB zu überprüfen. Ob die OB mineralisierte Matrix bildeten, wurde durch einen Nachweis des extrahierten Ca bestätigt. Die Synthese, Charakterisierung und UV-Photopolymerisation der GelMA konnte realisiert werden. Der Einfluss auf die Viabilität primärer OB durch die einzelnen Komponenten des Hydrogels (GelMA, PI Irgacure 2959), wurden durch WST-1-Assays analysiert, wobei in den höheren getesteten Konzentrationen eine hemmende Wirkung beobachtet wurde. Die Hydrogele eigneten sich zur Kultivierung von primären OB. Die Aktivität der ALP war in allen mit MM kultivierten Gruppen nachzuweisen, wobei die PI-Konzentrationen im Hydrogel keinen Unterschied auf die Differenzierung oder Mineralisationsfähigkeit bewirkte. Die Matrixmineralisation auf ausgestanzten Hydrogelplättchen war sehr stark ausgeprägt und konnte kolorimetrisch mittels eines Ca-Assays nachgewiesen werden. Zusammenfassend gesagt konnte ein Biomaterial hergestellt werden, welches in-vitro die Differenzierung und Mineralisation von OB unterstützt.
description: Hydrogels are biomaterials of very high importance in the field of “Bone Tissue Engineering”. They have a high potential in the treatment of critical size bone defects, which cannot heal by themselves and often come along with a lot of complications and pain for the patients. In this diploma thesis a manufacturing process for a GelMA based hydrogel has been developed. GelMA was synthesized, structurally analyzed and crosslinked via UV-photopolymerization with Irgacure 2959 as the PI. The mechanical properties of the hydrogels were characterized by its swelling behaviour. The influence of the different hydrogel components to the cell viability of primary OB was analyzed via WST-1-assays. To see if the polymerized hydrogels could be used as bone substitute materials, their influence on the differentiation and mineralization of primary OB was tested. After the seeding method was optimized, the differentiation was analyzed in a mineralization assay, where the differentiation was stimulated by the addition of MM. ALP activity was analyzed to check if the OB were differentiating. Their ability to build mineralized matrix was tested via a Ca-Assay. Synthesis, characterization and UV-Photocrosslinking of GelMA were performed. The effect on the viability of OB by components of the hydrogel (GelMA, PI Irgacure 2959), was analyzed using the WST-1-assay. A decrease of the viability could be observed in high concentrations. The hydrogels were used to culture primary OB. Increased levels of ALP after stimulating their differentation with mineralization medium could be observed on all tested hydrogels. Different concentrations of PI in the hydrogel did not affect the results. Measurement of Ca showed that the mineralization was increased in both tested hydrogels (2 and 6 mg/ml PI) by the same extent. Taken together, a biomaterial could be fabricated, with the ability to support the differentiation and mineralization of osteoblasts in vitro.