RespiStent – Entwicklung eines tissue engineerten Atemwegsstents

Einleitung:

Als wesentliche Einschränkung der endoluminalen Stenttherapie ist die fehlende aktive mukoziliäre Clearance durch Flimmerhärchen des respiratorischen Epithels in diesem Bereich zu betrachten. Tissue Engineering kann zukünftig eine geeignete Methode darstellen um eine aktive mukoziliäre Clearance durch intaktes Flimmerepithel auf der luminalen Seite des Stents zu gewährleisten.

Ziel des RespiStent Projektes ist die Entwicklung einer Kompositstruktur aus tissue-engineertem Gewebe und einem Atemwegsstent als mechanischer Stützstruktur. Die luminale Oberfläche der Kompositstruktur kann mit Flimmerepithelzellen besiedelt werden, woran sich eine Kultur in einem Bioreaktorsystem anschließt.

Im Rahmen der hier vorgestellten Pilotstudie dieses Projektes wurde die Möglichkeit untersucht, respiratorisches Epithel auf dem Verwendung findenden Scaffoldmaterial Fibrin Gel zu kultivieren. Hierfür wurden die Proliferation, Funktionalität und Differenzierung respiratorischer Epithelzellen auf Fibrin Gel analysiert.

Abschließend erfolgte die luminale Beschichtung einer textilbewehrten Fibringelröhre als Modell des Atemwegsstents mit anschließender histologischer Analyse.

Ergebnisse:

Die Zellproliferation zeigte keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der unterschiedlichen Oberflächen. Der transepitheliale elektrische Widerstand nahm für beide Oberflächen während der ersten sechs Kulturtage zu, um anschließend auf ein stabiles Niveau etwas oberhalb des Ausgangswertes abzufallen. Die ziliäre Bewegungsanalyse zeigte die Entwicklung von ersten Zilien nach 18 Tagen auf beiden Oberflächen. Ebenfalls parallel setzte die erste Zilienbewegung ein. Die histologische Analyse zeigte die Entwicklung zu einem differenzierten respiratorischen Epithel.

Auch die Beschichtung der röhrenförmigen Scaffoldstruktur konnte vorgenommen werden. Die histologische Analyse paraffinfixierter Präparate zeigte eine konfluente Zellschicht mit Zeichen der Differenzierung zu einem respiratorischen Epithel.

Zusammenfassung:

Vor dem Hintergrund adäquater Proliferation, Funktion und Differenzierung von Flimmerepithelzelln auf Fibrin Gel erscheint die weitere Entwicklung eines tissue engineerten Atemwegsstents nach dem vorgestellten Design möglich.