Elektrische und mechanische Stimulation von Knorpel

Prinzipskizze Stimulation
Simulation Scherapparat

Ziel im Teilprojekt (C02) des SFB Elaine ist es, den Einfluss von elektrischer und mechanischer Stimulation auf die chondrogene Differenzierung von menschlichen Knorpelzellen und mesenchymalen Stammzellen zu analysieren. Dieses Teilprojekt wird in Zusammenarbeit mit dem Forschungslabor für Biomechanik und Implantattechnologie der Universitätsmedizin Rostock durchgeführt. Die im Teilprojekt B01 entwickelten Scaffolds dienen hier unter anderem als Gerüst für die Kultivierung von Knorpelzellen. Für die experimentiellen Untersuchungen wird eigens eine 3D- Stimulationskammer entwickelt, die es ermöglicht, eine elektrische oder mechanische Stimulation oder sogar eine Kombination beider Stimulationsarten aufzubringen. Zentrale Fragestellungen beinhalten die Ermittlung der Konfiguration der Elektroden und die Implementierung der mechanischen Aktorik für die Scher- und Druckbelastung der Zellen. Darüber hinaus wird ein Protokoll für die elektrische und mechanische Stimulation entwickelt, das zu einer optimierten Proliferation und Differenzierung der Knorpelzellen und mesenchymalen Stammzellen führt. Zusätzlich soll ein umfassendes „multiphysics“- Simulationsmodell erstellt werden, das die Stimulationsprozesse (elektrisch und mechanisch) und die Wirkung auf die Zellen (z.B. Scherbelastung) abbildet und zu einem besseren Verständnis der mechanischen und bioelektromagnetischen Stimulationsvorgänge beiträgt. Langfristig soll hiermit die Optimierung der ex vivo 3D-Kultivierung von Knorpelzellen und mesenchymalen Stammzellen mittels elektrischer und mechanischer Stimulation im Rahmen der autologen Knorpelzellimplantation unter Verwendung eines kollagen- und hydrogelbasierten 3D-Implantats (Scaffolds) umgesetzt werden.

Bearbeiterin:Dipl-Ing. Alina Weizel

Projektlaufzeit: 07/2017 - 06/2021


gefördert durch die:


in Zusammenarbeit mit:

Universität Rostock: IEF, MSF, UMR
EMAU Greifswald
Universität Leipzig
Universität Nürnberg-Erlangen
Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Techologie e.V.