A major therapeutic challenge is the increasing incidence of chronic disorders. The persistent impairment or loss of tissue function requires constitutive on‐demand drug availability optimally achieved by a drug delivery system ideally directly connected to the blood circulation of the patient. However, despite the efforts and achievements in cell‐based therapies and the generation of complex and customized cell‐specific microenvironments, the generation of functional tissue is still unaccomplished. This study demonstrates the capability to generate a vascularized platform technology to potentially overcome the supply restraints for graft development and clinical application with immediate anastomosis to the blood circulation. The ability to decellularize segments of the rat intestine while preserving the ECM for subsequent reendothelialization was proven. The reestablishment of a functional arteriovenous perfusion circuit enabled the supply of co‐cultured cells capable to replace the function of damaged tissue or to serve as a drug delivery system. During in vitro studies, the applicability of the developed miniaturized biological vascularized scaffold (mBioVaSc‐TERM®) was demonstrated. While indicating promising results in short term in vivo studies, long term implantations revealed current limitations for the translation into clinical application. The gained insights will impact further improvements of quality and performance of this promising platform technology for future regenerative therapies. / Eine kontinuierlich steigende Inzidenz chronischer Krankheiten stellt eine immer größer werdende therapeutische Herausforderung dar. Der anhaltende Funktionsverlust von Geweben erfordert die bedarfsgerechte Verfügbarkeit von Wirkstoffen, deren kontinuierliche Bereitstellung und Verteilung über die Blutzirkulation von implantierbaren Pharmakotherapie‐Produkten gelöst werden kann. Trotz der Fortschritte und Erfolge mit Zelltherapien sowie der Nachbildung der Zell‐eigenen Nischen konnten bisher noch keine funktionellen Gewebe für die medizinische Anwendbarkeit hergestellt werden. Diese Studie zeigt die Möglichkeit zur Herstellung einer vaskularisierten Plattform‐ Technologie um die Beschränkung der Nährstoff‐Versorgung zu überwinden für die Entwicklung von Transplantaten für die klinische Anwendung und deren sofortige Anastomose an die Blutzirkulation. Die Möglichkeit Rattendarmsegmente zu dezellularisieren, die Extrazellulärmatrix und das interne Gefäßsystem dabei jedoch zu erhalten um diese Strukturen wiederzubesiedeln wurde bewiesen. Das Wiederherstellen des funktionellen arteriovenösen Perfusionskreislaufs ermöglichte die Versorgung von Ko‐kultivierten Zellen um damit funktionalen Gewebeersatz bzw. ‐modelle aufzubauen oder als Medizin‐ Produkt Einsatz zu finden. In vitro‐Studien zeigten eindrucksvoll Reife und Anwendbarkeit des hier entwickelten miniaturisierten, biologischen, vaskularisierten Scaffold (mBioVaSc‐TERM®). Während in in vivo‐Studien zunächst vielversprechende Ergebnisse erzielt wurden, zeigten Langzeit Implantationen die aktuellen Grenzen zur Translation in die klinische Anwendung. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dazu dienen Qualität und Funktionalität dieser vielversprechenden Plattform‐Technologie zu verbessern um zukünftige regenerative Therapien zu ermöglichen.

Trotz intensiver Forschung im Rahmen der Bänder- und Sehnenerkrankungen gelten bestimmte Fragestellungen hinsichtlich Erkrankungs- sowie Heilungsmechanismen als unbeantwortet. Verschiedenste Konzepte des Tissue Engineerings sollen helfen entsprechende Fragen zu beantworten und moderne Therapiekonzepte zu etablieren. Für grundlegende Untersuchungen zur Biologie der Tenogenese sowie zum Wirkmechanismus applizierter mesenchymaler Stromazellen (MSC), gewinnt die Anwendung von dezellularisiertem Sehnengewebe immer mehr an Bedeutung. Zudem erscheint der Einsatz dezellularisierter Sehnen- und Bandkonstrukte zur Wiederherstellung der betreffenden erkrankten Organe sehr vielversprechend. In der vorliegenden Arbeit sollte der Grundstein zur Entwicklung eines in vitro-Modells auf Grundlage equiner Beugesehnen gelegt werden. Primäres Ziel war es, ein optimales Dezellularisierungsprotokoll für intakte equine Beugesehnen (oberflächliche und tiefe Beugesehne) zu etablieren. Um die Zytokompatibilität der dezellularisierten Sehnen zu überprüfen, erfolgte nach Präparation von Sehnenstreifen die Besiedlung mit equinen MSC mit Kontrolle des Besiedlungserfolges. Materialien und Methoden: Oberflächliche und tiefe Beugesehnen (OBS und TBS) des Pferdes (n = 6) wurden nach vier verschiedenen Protokollen dezellularisiert. In zwei Protokollen (Protokolle A und B) erfolgte zunächst die Anwendung von Gefrier-Auftau- Zyklen mit anschließender Lagerung in hypertoner Lösung. Protokoll A sah danach eine Inkubation in 1 % Triton X 100 und Protokoll B eine Inkubation in 1 % Sodium-Dodecyl-Sulfat (SDS) enthaltender Lösung vor. Die beiden anderen Protokolle (Protokolle C und D) sahen ein Verbringen in hypertone Lösung ohne vorherige Gefrierzyklen vor. Anschließend erfolgte bei Protokoll C die Inkubation in Triton X 100 und bei Protokoll D die Inkubation in SDS enthaltender Lösung. Die Effektivität der angewandten Dezellularisierungsprotokolle wurde durch histologischer Färbung, Zellzählung nach Kollagenaseverdau, DNA-Quantifizierung und transmissionselektronenmikroskopischer Untersuchung ermittelt. Nach Evaluierung der Effektivität der Protokolle wurden oberflächliche Beugesehnen nach den Protokollen A und B dezellularisiert (n=3). Nach Präparation von Sehnenstreifen in definierter Größe erfolgte die Besiedelung mit Eisenoxid-markierten equinen MSC. Der Besiedlungserfolg wurde mit verschiedenen histologischen und Fluoreszenzfärbungen (Fluoreszenzmikroskopie) und MRT-Untersuchung kontrolliert. Die Prüfung auf statistische Unterschiede zwischen den Protokollen erfolgte mit dem Friedman-Test und im Falle eines statistisch signifikanten Unterschieds mit dem Wilcoxon-Rang-Test. Das Signifikanzniveau wurde mit p < 0,05 festgelegt. Die Auswertung des Besiedlungserfolges erfolgte deskriptiv. Ergebnisse: Für alle angewandten Protokolle konnte ein signifikanter Dezellularisie-rungseffekt in beiden Sehnenstrukturen (OBS und TBS) gezeigt werden. Die Anzahl der vitalen Zellen nach Kollagenaseverdau sowie die histologisch ermittelte Zellzahl der dezellularisierten Sehnen belief sich in Abhängigkeit des jeweiligen Dezellularisie-rungsprotokolls und der Sehne (OBS und TBS) auf 1 bis 21 % (Median) des nativen Gewebes. Der ermittelte DNA-Gehalt nach Anwendung der mit Gefrier-Auftau-Zyklen kombinierten Protokollen A und B entsprach < 24 % (Median) des nativen Gewebes. Die Anwendung der Protokolle C und D führte zu einem DNA-Gehalt von < 47 % (Median). Die Auswertung der transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchung zeigte ebenfalls eine effektive Dezellularisierung des Sehnengewebes bei Erhalt der Struktur der extra-zellulären Matrix. Nach Anwendung der Protokolle A und B konnte wiederum tendenziell eine bessere Effektivität der Dezellularisierung festgestellt werden. Eine gelungene Besiedlung der Sehnenstreifen mit equinen MSC konnte anhand der mikroskopischen Untersuchung und MRT-Untersuchung gezeigt werden. Das beobachtete Zellwachstum bei beibehaltender Vitalität der Zellen sprechen für eine gute Zytokompatibilität. Die nach Protokoll A dezellularisierten und besiedelten Sehnenstreifen ließen ein besseres Zellwachstum über eine Kulturdauer von 14 Tagen erkennen. In der vorliegenden Arbeit konnte eine effektive Dezellularisierung von intakten equinen Beugesehnen gezeigt werden. Anhand der Ergebnisse der Besiedlung erwies sich die Dezellularisierung nach Protokoll A (Gefrier-Auftau-Zyklen und Triton X 100) als vielversprechende Grundlage zur Entwicklung eins in vitro Modells auf Grundlage dezellularisierter equiner Beugesehnen.

Trotz intensiver Forschung im Rahmen der Bänder- und Sehnenerkrankungen gelten bestimmte Fragestellungen hinsichtlich Erkrankungs- sowie Heilungsmechanismen als unbeantwortet. Verschiedenste Konzepte des Tissue Engineerings sollen helfen entsprechende Fragen zu beantworten und moderne Therapiekonzepte zu etablieren. Für grundlegende Untersuchungen zur Biologie der Tenogenese sowie zum Wirkmechanismus applizierter mesenchymaler Stromazellen (MSC), gewinnt die Anwendung von dezellularisiertem Sehnengewebe immer mehr an Bedeutung. Zudem erscheint der Einsatz dezellularisierter Sehnen- und Bandkonstrukte zur Wiederherstellung der betreffenden erkrankten Organe sehr vielversprechend. In der vorliegenden Arbeit sollte der Grundstein zur Entwicklung eines in vitro-Modells auf Grundlage equiner Beugesehnen gelegt werden. Primäres Ziel war es, ein optimales Dezellularisierungsprotokoll für intakte equine Beugesehnen (oberflächliche und tiefe Beugesehne) zu etablieren. Um die Zytokompatibilität der dezellularisierten Sehnen zu überprüfen, erfolgte nach Präparation von Sehnenstreifen die Besiedlung mit equinen MSC mit Kontrolle des Besiedlungserfolges. Materialien und Methoden: Oberflächliche und tiefe Beugesehnen (OBS und TBS) des Pferdes (n = 6) wurden nach vier verschiedenen Protokollen dezellularisiert. In zwei Protokollen (Protokolle A und B) erfolgte zunächst die Anwendung von Gefrier-Auftau- Zyklen mit anschließender Lagerung in hypertoner Lösung. Protokoll A sah danach eine Inkubation in 1 % Triton X 100 und Protokoll B eine Inkubation in 1 % Sodium-Dodecyl-Sulfat (SDS) enthaltender Lösung vor. Die beiden anderen Protokolle (Protokolle C und D) sahen ein Verbringen in hypertone Lösung ohne vorherige Gefrierzyklen vor. Anschließend erfolgte bei Protokoll C die Inkubation in Triton X 100 und bei Protokoll D die Inkubation in SDS enthaltender Lösung. Die Effektivität der angewandten Dezellularisierungsprotokolle wurde durch histologischer Färbung, Zellzählung nach Kollagenaseverdau, DNA-Quantifizierung und transmissionselektronenmikroskopischer Untersuchung ermittelt. Nach Evaluierung der Effektivität der Protokolle wurden oberflächliche Beugesehnen nach den Protokollen A und B dezellularisiert (n=3). Nach Präparation von Sehnenstreifen in definierter Größe erfolgte die Besiedelung mit Eisenoxid-markierten equinen MSC. Der Besiedlungserfolg wurde mit verschiedenen histologischen und Fluoreszenzfärbungen (Fluoreszenzmikroskopie) und MRT-Untersuchung kontrolliert. Die Prüfung auf statistische Unterschiede zwischen den Protokollen erfolgte mit dem Friedman-Test und im Falle eines statistisch signifikanten Unterschieds mit dem Wilcoxon-Rang-Test. Das Signifikanzniveau wurde mit p < 0,05 festgelegt. Die Auswertung des Besiedlungserfolges erfolgte deskriptiv. Ergebnisse: Für alle angewandten Protokolle konnte ein signifikanter Dezellularisie-rungseffekt in beiden Sehnenstrukturen (OBS und TBS) gezeigt werden. Die Anzahl der vitalen Zellen nach Kollagenaseverdau sowie die histologisch ermittelte Zellzahl der dezellularisierten Sehnen belief sich in Abhängigkeit des jeweiligen Dezellularisie-rungsprotokolls und der Sehne (OBS und TBS) auf 1 bis 21 % (Median) des nativen Gewebes. Der ermittelte DNA-Gehalt nach Anwendung der mit Gefrier-Auftau-Zyklen kombinierten Protokollen A und B entsprach < 24 % (Median) des nativen Gewebes. Die Anwendung der Protokolle C und D führte zu einem DNA-Gehalt von < 47 % (Median). Die Auswertung der transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchung zeigte ebenfalls eine effektive Dezellularisierung des Sehnengewebes bei Erhalt der Struktur der extra-zellulären Matrix. Nach Anwendung der Protokolle A und B konnte wiederum tendenziell eine bessere Effektivität der Dezellularisierung festgestellt werden. Eine gelungene Besiedlung der Sehnenstreifen mit equinen MSC konnte anhand der mikroskopischen Untersuchung und MRT-Untersuchung gezeigt werden. Das beobachtete Zellwachstum bei beibehaltender Vitalität der Zellen sprechen für eine gute Zytokompatibilität. Die nach Protokoll A dezellularisierten und besiedelten Sehnenstreifen ließen ein besseres Zellwachstum über eine Kulturdauer von 14 Tagen erkennen. In der vorliegenden Arbeit konnte eine effektive Dezellularisierung von intakten equinen Beugesehnen gezeigt werden. Anhand der Ergebnisse der Besiedlung erwies sich die Dezellularisierung nach Protokoll A (Gefrier-Auftau-Zyklen und Triton X 100) als vielversprechende Grundlage zur Entwicklung eins in vitro Modells auf Grundlage dezellularisierter equiner Beugesehnen.

Im Mittelpunkt dieser kumulativ angefertigten Arbeit stehen fünf verschiedenartige biomechanische Untersuchungen faseriger Bindegewebe, welche in einer Gesamtschau zusammengeführt werden. Die einzelnen Beiträge setzen sich zusammen aus Untersuchungen zum Einfluss zellulärer Bestandteile auf die mechanischen Eigenschaften faseriger Bindegewebe und die Beeinflussung dieser Ergebnisse durch Messfehler, speziell am Beispiel des Materialschlupfs. Über diese beiden Beiträge wird eine Verbindung hergestellt zur rechnergestützten Simulation der Wirkung eines Beckenkompressionsgurts auf die Bänder des Beckenrings und dem Transmissionsverhalten faseriger Bindegewebe bei Zugbelastung. Im fünften Beitrag wird am Beispiel des Zusammenwirkens von Achillessehne, Fersenfettpolster und Plantarfaszie in vitro die Komplexität der Betrachtung faseriger Bindegewebe aufgezeigt. Die Zusammenführung der einzelnen Untersuchungen wird begleitet von der Frage, ob die bestehenden biomechanischen Untersuchungsansätze ausreichend sind, um ein umfassendes Verständnis zur funktionellen Bedeutung faseriger Bindegewebe aufbauen zu können.

Im Mittelpunkt dieser kumulativ angefertigten Arbeit stehen fünf verschiedenartige biomechanische Untersuchungen faseriger Bindegewebe, welche in einer Gesamtschau zusammengeführt werden. Die einzelnen Beiträge setzen sich zusammen aus Untersuchungen zum Einfluss zellulärer Bestandteile auf die mechanischen Eigenschaften faseriger Bindegewebe und die Beeinflussung dieser Ergebnisse durch Messfehler, speziell am Beispiel des Materialschlupfs. Über diese beiden Beiträge wird eine Verbindung hergestellt zur rechnergestützten Simulation der Wirkung eines Beckenkompressionsgurts auf die Bänder des Beckenrings und dem Transmissionsverhalten faseriger Bindegewebe bei Zugbelastung. Im fünften Beitrag wird am Beispiel des Zusammenwirkens von Achillessehne, Fersenfettpolster und Plantarfaszie in vitro die Komplexität der Betrachtung faseriger Bindegewebe aufgezeigt. Die Zusammenführung der einzelnen Untersuchungen wird begleitet von der Frage, ob die bestehenden biomechanischen Untersuchungsansätze ausreichend sind, um ein umfassendes Verständnis zur funktionellen Bedeutung faseriger Bindegewebe aufbauen zu können.