Pulsatil-dynamische Inkubation von Perikardpatchs für den Aortenklappenersatz im mikrophysiologischen System zur Prüfung des Kalzifizierungspotentials im Bereich Materialforschung
Themenbeschreibung/Hypothese:
Die pulsatil-dynamische Inkubation im mikrophysiologischen System verbessert im intermediären, experimentellen Maßstab die Analyse des Kalzifizierungspotentials von Perikardpatchs und alternativ präparierter Perikardien für den Aortenklappenersatz im Vergleich zur statischen Standardinkubation. Basis dafür ist die Simulation biomechanischer Parameter, die physiologische Bedingungen der Aortenklappenposition nachstellen.
Unterstützt wird das Projekt durch die Kooperationspartner des Fraunhofer IWS, die in Kooperation Module des MPS fertigen und bereitstellen.
Zugrundeliegende Literatur:
- Challenges of aortic valve tissue culture - maintenance of viability and extracellular matrix in the pulsatile dynamic microphysiological system
Dittfeld C, Winkelkotte M, Scheer A, Voigt E, Schmieder F, Behrens S, Jannasch A, Matschke K, Sonntag F, Tugtekin SM.; J Biol Eng. 2023 Sep 28;17(1):60. (https://doi.org/10.1186/s13036-023-00377-1)
- Refined validation of aortic valve pathology and pericardium replacement using polarization-sensitive OCT
Golde J., Starcke A., Gerstner P., Jannasch A., Sonntag F., Tugtekin SM., Dittfeld C., SPIE Proceedings Volume 13837 (https://doi.org/10.1117/12.3084135)
Aktuell ist eine Bewerbung im Rahmen des CPKD möglich.
Arbeitspaket 1 (Okt 2026 – Nov 2026)
Adaptation und Etablierung der Gewebeanbringung für Patchs, Rinderperikard und/oder Schweineperikard, das GA-fixiert oder mittels alternativer Verfahren, wie dem SULEEI-Verfahren aufbereitet wurde, im TIC-MPS mittels Gewebekleber/chirurgischer Naht am TPU-Ring.
Arbeitspaket 2 (Okt 2026 – Dez 2026)
Erarbeitung und Anpassung der experimentellen Vorgehensweise zur Analyse des Kalzifizierungspotentials mit verschiedenen simulierenden Körperflüssigkeiten im Vergleich zur statischen Gewebsinkubation. Analyse von unterschiedlichen Inkubationszeiten von zwei Wochen bis zu zwei Monaten und bei verschiedenen Zusammensetzungen und Konzentrationen der Lösungen.
Arbeitspaket 3 (Okt 2026 – Jan 2027 Etablierung; Jan 2027 – August 2027 Datenerhebung)
Etablierung und Umsetzung von Endpunktanalysen zur Quantifizierung von Kalziumhydroxyapatit in Patchs/Perikardproben angelehnt an bereits in der Gruppe etablierte Assays zur Quantifizierung von Kalzium, die z.B. für Zellkulturfragestellungen benutzt werden. Grundlage dafür ist der enzymatische Verdau der zu testenden Perikardien sowie die Ermittlung der Nachweisgrenze für die Eignung der Assays. Vergleich statische vs. pulsatil-dynamische Inkubation.
Arbeitspaket 4 (begleitend zu AP3; Jan 2027 – August 2027)
Histologische Analyse der Kalzifizierung der Patchs/Perikardgewebe nach Inkubation in simulierten Körperflüssigkeiten mittels in der Arbeitsgruppe etablierter Färbungen, wie von-Kossa, Alizarinrot- oder Movat Pentachrom-Färbung an Paraffin-bzw. cryo-eingebetteten Proben. Vergleich statische vs. pulsatil-dynamische Inkubation.
Arbeitspaket 5 (optional; März 2027 – September 2027)
Untersuchung der Kalzifizierung von Patchs/Perikardien mittels FTIR-Spektroskopie und Auswertung der Proteinsekundärstuktur anhand bereits in der Arbeitsgruppe etablierter Protokolle und in Kooperation mit Prof. Dr. Gerald Steiner (AG Klinisches Sensoring und Monitoring, Medizinische Fakultät CGC, TU DD).
Arbeitspaket 6 (optional; März 2027 – September 2027)
Untersuchung der Kalzifizierung von Patchs/Perikardien mittels OCT und Auswertung der Struktur der ECM-Matrix in Assoziation mit der Kalzifizierung anhand bereits in der Arbeitsgruppe etablierter Protokolle und in Kooperation mit Jonas Golde (Fraunhofer IWS).
Datenauswertung und Verschriftlichung begleitend ab ca. Januar 2027
- Art der Promotion
- Forschungssemester notwendig?
- Finanzierung/Anstellung
- Angeschlossen an ein strukturiertes Promotionsprogramm?
- Zeitplan
- 01.10.26
- Abteilung / Struktureinheit
- ein Dokument mit weiterführenden Informationen
Betreuung
- Erstbetreuung
Relevante/Repräsentative Publikation mit evtl. Vordaten
Methodik/Aufgaben
- Experimentell
- klinisch
- theoretisch
- statistisch
Bewerbung
- Bewerber:innen-Profil
- Benötigte Bewerbungsunterlagen