ISBN 978-3-8439-3233-2

978-3-8439-3233-2, Reihe Elektrotechnik

Christian Leibold
Drahtlos gekoppelte Sensoreinheiten für das Monitoring von organischen Kultivierungsprozessen in Tissue Engineering Bioreaktoren

142 Seiten, Dissertation Universität Hannover (2017), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die ischämische Herzerkrankung ist die häufigste aller Todesursache für Menschen weltweit. Folgen können ein Schlaganfall oder plötzlicher Herztod sein. Eine häufige Behandlung verengter Gefäßen ist das Einbringen eines koronaren oder peripheren Bypasses. Dies kann ein venöser Gefäßabschnitt vom Patienten selber oder ein hergestelltes Blutgefäß aus synthetischen Materialien sein. Bei älteren Patienten ist die Verfügbarkeit von venösem Material häufig zu gering; synthetische Materialien können Ursache für eine Infektion sein und müssen daraufhin chirurgisch explantiert werden. Als neuer biohybrider Lösungsansatz für einen Bypass sollen bioartifizielle Gefäßprothesen, auf Basis von patienteneigenen Zellen kombiniert, mit synthetischen Materialen in vitro kultiviert werden. Aufgrund der Verwendung von patienteneigenen Zellen wird eine biologische Kompatibilität gewährleistet. Die Kultivierung einer solchen Gefäßprothese findet in einem spezialisierten Behältnis, dem sog. Bioreaktor, welcher für diese Anwendung neu entwickelt wurde, statt. Dieser Bioreaktor ist in ein Konzept integriert, welches dazu in der Lage ist, optimierte Kultivierungsbedingungen für menschliches Gewebe in vitro bereitzustellen. Um die spätere Funktion einer bioartifiziellen Gefäßprothese bereits vor der Implantation in den Patienten zu gewährleisten, ist es notwendig, in den Bioreaktor ein Monitoring-System zu integrieren.

Diese Arbeit untersucht Möglichkeiten zur Erfassung, Integration und Kommunikation für ein Monitoring-System zur Anwendung am Bioreaktor auf Basis von bekannten und neuartigen Sensoren. Die Integration den Sensoren in den Bioreaktor steht dabei im Vordergrund. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass eine vollständige und nicht-invasive Erfassung der Parameter unter den gegebenen Randbedingungen möglich ist und Messbereiche sowie Auflösungen übertroffen werden können. Im Rahmen der Arbeit wurden mehrere 3D-Visualisierungen von organischem Material angefertigt. Es zeigte sich, dass das Erkennen eines Loches in der Gefäßwand möglich ist. Abschließend werden alle Teile des Monitoring-Systems bewertet und in einem Fazit zusammengefasst.