1
Samenvatting: Tandheelkundige
Materialen en Bio-Engineering: Tissue
Engineering:
Definitie tissue engineering:
• Definitie is al meerdere malen veranderd
o Geïntegreerde definitie
• Meest huidige definitie:
o Geëvolueerd van het veld van de biomaterialenontwikkeling
o Praktijk om scaffold, cel en biologisch actieve moleculen te combineren in
functioneel weefsel
o Doel:
▪ Samenstellen van functionele reconstructies die zorgen voor herstel en
behoud of zelfs verbetering van schade aan weefsels of organen
• Opmerking:
o Term wordt vaak verwisseld met regeneratieve geneeskunde
▪ Ontwikkelen van bio-artificiële luchtpijp in labo is tissue engineering
▪ Luchtpijp inplanten in patiënt en functie terug herstellen is regeneratieve
geneeskunde
Regeneratieve geneeskunde:
• Breed veld met inclusie van tissue engineering
o Maakt gebruik van onderzoek naar zelfherstel
• Eigen lichaam zal gebruikt worden om cellen te recreëren en weefsels te herbouwen
o Eventueel met hulp van vreemde biologische materialen
• Zowel gebruik van ‘in vivo’ als ‘in vitro’:
o Regeneratieproces zal plaats vinden in het lichaam (in vivo)
o Materiaal wordt voorbereid in het labo (in vitro)
Toepassingen tissue engineering:
• Bio-artificiële luchtpijp na oncologische chirurgie
• Bio-artificiële pancreas bij diabetes
• Kweken van:
o Bio-artificiële bloedvaten na trauma
o Bio-artificiële hartspier
• Herstel via bio-artificiële botplaat na trauma…
• Opmerking:
o Organen worden ontworpen in laboratoriumomstandigheden
o Bij inplanting in patiënt zal functie geregenereerd worden
Samenvatting: Tandheelkundige Materialen en Bio-Engineering: Tissue Engineering:
, 2
Bio-artificiële luchtpijp:
• Luchtpijpstructuur wordt 3D-geprint of geperst in het labo
• Cellen worden toegevoegd aan de structuur
o Inzaaiing van mononucleaire cellen uit het beenmerg van de heupkam
• Toevoeging van primaire groeifactoren (G-CSF en EPO)
o Cellen worden aangezet om te groeperen en weefsel te populeren
• Inwendig is er nood aan mucosale bedekking
o Oogsten van epitheliale cellen uit de neus
▪ Binnenzijde van de pijp te bedekken
• Creëren van een mucosale bedekking
• Na enkele weken groei kan pijp
geïmplanteerd worden bij de patiënt
Bio-artificiële hartspier:
• Op bepaalde punten waar de hartspier
is afgestorven worden cellen
ingespoten
o Lichaamseigen mesenchymale
stamcellen worden
geïnjecteerd
▪ Cellen worden snel actief om plaats in te nemen van afgestorven
spiercellen
o Resultaat:
▪ Hart zal sneller geregenereerd worden dan de klassieke therapie
• Opmerking:
o Bij meerdere infarcten zijn er zones zonder toekomst voor stamcellen
▪ Hart moet openhartoperatie ondergaan om gel-patches te plaatsen
Gel-patches voor de hartspier:
• Patches zullen worden geplaatst op necrotiserend weefsel
• Patches vormen een 3D-netwerk
o Bepaalde cellen worden geïnjecteerd
▪ OF cellen bevinden zich in primitief stadium
▪ OF cellen bevinden zich in meer ontwikkeld stadium
• Patch wordt gedurende enkele weken bewaard in labo voor verdere differentiatie
o Patch zal zorgen voor veel snellere activatie en lokaler effect
• Analoog aan herstel van bio-artificiële aorta
Samenvatting: Tandheelkundige Materialen en Bio-Engineering: Tissue Engineering:
, 3
Kweken van oorschelp via scaffold:
• Creëren van een 3D-oor
o Gebaseerd op biodegradeerbaar polyester-materiaal (polylactaat (PLA))
▪ Waarin cellen kunnen geïnjecteerd kunnen worden
• Scaffold van het oor zijn poreuze granulen (microcarriers)
o In het labo worden de holtes opgevuld met lichaamseigen chondrocyten
▪ Chondrocyten kunnen verder gekweekt worden in het labo
• Toevoeging van cytokines en voedingsbestanddelen
o Chondrocyten worden aangezet tot vorming van kraakbeen
• Oor zal subcutaan aangebracht worden bij de patiënt
o In functie van omgevingsfactoren zal kraakbeen verder gevormd worden
• Opmerking:
o Voor een perfecte kopie kan er eventueel een scan gemaakt worden
o Principe kan ook in gelvorm toegepast worden op locaties waar er op korte
termijn nieuwvorming nodig is
▪ Lokale regeneratie wordt bespoedigd
▪ Voorbeeld:
• Kniegewricht
Herstel van gewrichtsoppervlak:
• Herstel is nodig door overbelasting
o Er is vrijstelling van kraakbeen
• Polylactaat-scaffold kan naar wens geboetseerd worden
o Scaffold wordt ingezaaid met chondrocyten
• Scaffold kan zo in de patiënt ingeplant worden
• Opmerking:
o Herstel van gewrichtsoppervlak kan er voor zorgen dat een knieprothese kan
uitgesteld worden
Concept van tissue engineering:
• Tissue engineering speelt zich af op de interface tussen:
o Biomaterialen
o Biocompatibiliteit
o Opmerking:
▪ Er is nood aan inzicht in ontwikkelingsbiologie
• Einddoel:
o Vorming van nieuw weefsel
o Indien mogelijk:
▪ Weefsel moet het origineel zo goed mogelijk benaderen
• Zowel op architectuur als functie
Samenvatting: Tandheelkundige Materialen en Bio-Engineering: Tissue Engineering:
Samenvatting: Tandheelkundige
Materialen en Bio-Engineering: Tissue
Engineering:
Definitie tissue engineering:
• Definitie is al meerdere malen veranderd
o Geïntegreerde definitie
• Meest huidige definitie:
o Geëvolueerd van het veld van de biomaterialenontwikkeling
o Praktijk om scaffold, cel en biologisch actieve moleculen te combineren in
functioneel weefsel
o Doel:
▪ Samenstellen van functionele reconstructies die zorgen voor herstel en
behoud of zelfs verbetering van schade aan weefsels of organen
• Opmerking:
o Term wordt vaak verwisseld met regeneratieve geneeskunde
▪ Ontwikkelen van bio-artificiële luchtpijp in labo is tissue engineering
▪ Luchtpijp inplanten in patiënt en functie terug herstellen is regeneratieve
geneeskunde
Regeneratieve geneeskunde:
• Breed veld met inclusie van tissue engineering
o Maakt gebruik van onderzoek naar zelfherstel
• Eigen lichaam zal gebruikt worden om cellen te recreëren en weefsels te herbouwen
o Eventueel met hulp van vreemde biologische materialen
• Zowel gebruik van ‘in vivo’ als ‘in vitro’:
o Regeneratieproces zal plaats vinden in het lichaam (in vivo)
o Materiaal wordt voorbereid in het labo (in vitro)
Toepassingen tissue engineering:
• Bio-artificiële luchtpijp na oncologische chirurgie
• Bio-artificiële pancreas bij diabetes
• Kweken van:
o Bio-artificiële bloedvaten na trauma
o Bio-artificiële hartspier
• Herstel via bio-artificiële botplaat na trauma…
• Opmerking:
o Organen worden ontworpen in laboratoriumomstandigheden
o Bij inplanting in patiënt zal functie geregenereerd worden
Samenvatting: Tandheelkundige Materialen en Bio-Engineering: Tissue Engineering:
, 2
Bio-artificiële luchtpijp:
• Luchtpijpstructuur wordt 3D-geprint of geperst in het labo
• Cellen worden toegevoegd aan de structuur
o Inzaaiing van mononucleaire cellen uit het beenmerg van de heupkam
• Toevoeging van primaire groeifactoren (G-CSF en EPO)
o Cellen worden aangezet om te groeperen en weefsel te populeren
• Inwendig is er nood aan mucosale bedekking
o Oogsten van epitheliale cellen uit de neus
▪ Binnenzijde van de pijp te bedekken
• Creëren van een mucosale bedekking
• Na enkele weken groei kan pijp
geïmplanteerd worden bij de patiënt
Bio-artificiële hartspier:
• Op bepaalde punten waar de hartspier
is afgestorven worden cellen
ingespoten
o Lichaamseigen mesenchymale
stamcellen worden
geïnjecteerd
▪ Cellen worden snel actief om plaats in te nemen van afgestorven
spiercellen
o Resultaat:
▪ Hart zal sneller geregenereerd worden dan de klassieke therapie
• Opmerking:
o Bij meerdere infarcten zijn er zones zonder toekomst voor stamcellen
▪ Hart moet openhartoperatie ondergaan om gel-patches te plaatsen
Gel-patches voor de hartspier:
• Patches zullen worden geplaatst op necrotiserend weefsel
• Patches vormen een 3D-netwerk
o Bepaalde cellen worden geïnjecteerd
▪ OF cellen bevinden zich in primitief stadium
▪ OF cellen bevinden zich in meer ontwikkeld stadium
• Patch wordt gedurende enkele weken bewaard in labo voor verdere differentiatie
o Patch zal zorgen voor veel snellere activatie en lokaler effect
• Analoog aan herstel van bio-artificiële aorta
Samenvatting: Tandheelkundige Materialen en Bio-Engineering: Tissue Engineering:
, 3
Kweken van oorschelp via scaffold:
• Creëren van een 3D-oor
o Gebaseerd op biodegradeerbaar polyester-materiaal (polylactaat (PLA))
▪ Waarin cellen kunnen geïnjecteerd kunnen worden
• Scaffold van het oor zijn poreuze granulen (microcarriers)
o In het labo worden de holtes opgevuld met lichaamseigen chondrocyten
▪ Chondrocyten kunnen verder gekweekt worden in het labo
• Toevoeging van cytokines en voedingsbestanddelen
o Chondrocyten worden aangezet tot vorming van kraakbeen
• Oor zal subcutaan aangebracht worden bij de patiënt
o In functie van omgevingsfactoren zal kraakbeen verder gevormd worden
• Opmerking:
o Voor een perfecte kopie kan er eventueel een scan gemaakt worden
o Principe kan ook in gelvorm toegepast worden op locaties waar er op korte
termijn nieuwvorming nodig is
▪ Lokale regeneratie wordt bespoedigd
▪ Voorbeeld:
• Kniegewricht
Herstel van gewrichtsoppervlak:
• Herstel is nodig door overbelasting
o Er is vrijstelling van kraakbeen
• Polylactaat-scaffold kan naar wens geboetseerd worden
o Scaffold wordt ingezaaid met chondrocyten
• Scaffold kan zo in de patiënt ingeplant worden
• Opmerking:
o Herstel van gewrichtsoppervlak kan er voor zorgen dat een knieprothese kan
uitgesteld worden
Concept van tissue engineering:
• Tissue engineering speelt zich af op de interface tussen:
o Biomaterialen
o Biocompatibiliteit
o Opmerking:
▪ Er is nood aan inzicht in ontwikkelingsbiologie
• Einddoel:
o Vorming van nieuw weefsel
o Indien mogelijk:
▪ Weefsel moet het origineel zo goed mogelijk benaderen
• Zowel op architectuur als functie
Samenvatting: Tandheelkundige Materialen en Bio-Engineering: Tissue Engineering:
