Die Kryokonservierung solider Gewebeverbände stellt noch immer eine große Herausforderung dar. Im Gewebeverband wachsen Zellen in einer Matrix aus Proteinen und Kohlenhydraten stark abgeflacht, spindel- oder sternförmig und bilden über Matrix- und Interzellularkontakte ein hoch organisiertes, 3-dimensionales Netzwerk. In diesem Zustand sind die Zellen durch ihr ungünstiges Oberflächen-/ Volumenverhältnis und ihre hohe metabolische Aktivität weitaus anfälliger gegen thermischen Stress als kugelförmige Einzelzellen in einer Zellsuspension. Da die Gewebematrix eine Diffusionsbarriere darstellt, sind Gas- und Stoffaustausch sowie der Zugang kryoprotektiver Substanzen zu den Zellen im Gewebeinneren limitiert. Der Abtransport der Wärme wird im Gegensatz zu einer Zellsuspension durch den thermischen Widerstand des Gewebes erschwert. Es bilden sich inhomogene Verhältnisse, die oft zu hohen Vitalitätsverlusten im kryokonservierten Gewebe führen.

Kryoprotokollentwicklung für die schonende Konservierung solider Gewebe

Der wichtigste Faktor für eine vitale Kryokonservierung von Zellverbänden und funktionalen Geweben ist eine optimale Abstimmung von Freezing-Hardware, kryoprotektiven Zusätzen und Zeit-Temperatur-Regime. Die Gesamtheit dieser gewebespezifisch aufeinander abgestimmten technischen und biochemischen Maßnahmen wird als Kryoprotokoll bezeichnet. Mit dem Ziel des optimalen Erhalts von Zellviabilität, metabolischem Status und Gewebeintegrität entwickeln wir Ihr Kryoprotokoll für Säuger- und Pflanzenzellen. Dabei sind zum Beispiel GMP-konforme Komplettsysteme für die Kryokonservierung von Gewebeimplantaten oder die Gewebekryokonservierung in Multiwell- und Multititerplatten möglich.

Körpereigene Kryoprotektiva für medizinische Anwendungen

Ein großes Problem für die Transplantationsmedizin ist der notwendige Verzicht auf toxische Kryoprotektiva (KPA). Implantierbares Spendergewebe, wie Cornea, oder mittels Tissue Engineering erzeugter, implantierbarer Gewebeersatz darf zum Schutze des Patienten nicht mit klassischen Gefrierschutzadditiven behandelt werden. Wir forschen an natürlichen, nicht-toxischen Alternativen. Der menschliche Körper selbst liefert die natürlichen, bioabbaubaren Polysaccharide Hyaluronsäure, Chondroitin- und Dermatansulfat, welche im Rahmen eines exakt abgestimmten Kryoprotokolls sowohl interzellulären als auch extrazellulären Schutz vor Kälteschäden vermitteln können. Im Tissue Engineering planen wir diese Gewebebestandteile zur Erzeugung KPA-freier, kryokonservierbarer Gewebekonstrukte einzusetzen.