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DOI: 10.1055/s-0032-1325593
Zellbasierte Implantate in der Herzchirurgie – Chancen und Hürden einer zukunftweisenden Technologie
Cell-Based Implants in Heart Surgery – Opportunities and Hurdles of this Future Oriented TechnologyPublication History
Publication Date:
17 December 2012 (online)
Zusammenfassung
Trotz der herausragenden Forschung einer Vielzahl von Wissenschaftlern im interdisziplinären Forschungsfeld der Implantatentwicklung ist das „ideale“ Implantat bis heute nicht verfügbar. Einen Ansatz auf dem Weg zu einem solchen Implantat stellt das sog. „Tissue Engineering“ dar. Es basiert auf der Nutzung körpereigener Zellen und setzt sich zum Ziel, die Geweberegeneration zu fördern oder gar nachzuahmen. Für die Realisierung dieser zellbasierten Konstrukte werden Trägerstrukturen (sog. „Scaffolds“) benötigt, die natürlichen oder synthetischen (biodegradierbaren) Ursprungs sein können. In der vorliegenden Arbeit wird das Prinzip des Fibrin-basierten Tissue Engineerings, das heißt die Verwendung des körpereigenen Proteins „Fibrin“ als Scaffold, erläutert. Es werden drei Erfolg versprechende Anwendungen für das vorgestellte Prinzip aufgezeigt: Die Fibrin-basierte Tissue-engineerte Herzklappe, der Vascular Composite Graft und der BioStent. Die Forschungsergebnisse sind vielversprechend und dennoch finden diese Ansätze bisher noch keinen Weg von der Wissenschaft in die Wirtschaft. Dies liegt einerseits an der hohen Komplexität von Bioimplantaten, andererseits an den schwierigen und unklaren Rahmenbedingungen bei der Zulassung dieser Produkte. Die mit der Herstellung von Bioimplantaten verbundenen Herausforderungen werden aufgezeigt, ebenso die Gründe für die bislang mangelnde oder gar nicht vorhandene Translation der Forschungsergebnisse in die klinische Routine. Biologisierte Implantate, die so viel technische Komponente wie möglich mit so viel zellulärer Komponente wie nötig kombinieren, könnten einen möglichen Lösungsweg darstellen. Denn sicher ist, dass Bioimplantate ein hohes klinisches Potenzial aufweisen, die durch intensive Forschung in den Bereichen Automatisierung, Standardisierung und Qualitätsmanagement näher an ein marktfähiges Produkt gebracht werden können.
Abstract
Despite the excellent research carried out by many researchers in the interdisciplinary field of implant development, the „ideal implant” has not yet been developed. A possible approach towards such an implant can be found in the field of „Tissue Engineering”. It is based on the use of materials produced naturally in the body and its objective is to encourage or mimic tissue regeneration. To realize such cell-based constructs, there is a necessity for so-called scaffolds, used as cell support. They can be of natural or synthetic (biodegradable) origin. The present work introduces the principle of tissue engineering, based on the use of autologous fibrin as scaffold material. Three very promising applications for this principle will be demonstrated: the fibrin-based tissue engineered heart valve, the Vascular Composite Graft and last but not least the BioStent. The results of this research are very promising. However, the transfer of these approaches from research into industry still fails. On the one hand, this is due to the high complexity of bioimplants, on the other hand the framework conditions for this kind of products are difficult and not clear. The associated challenges in the production of bioimplants will be shown, as well as the reasons for the lack in translation of research results into clinical routine up to now. „Biological” implants combining as much technical components as possible with just the necessary amount of cellular component could be a possible approach. One thing is certain – biological implants have a high clinical potential that must be brought closer to the market by intensifying the research in the fields of automation, standardization and quality management.