Development and operation of a perfusion bioreactor for the cultivation of mammalian cells inside a sponge-like ceramic matrix

Goralczyk, Vicky

Development and operation of a perfusion bioreactor for the cultivation of mammalian cells inside a sponge-like ceramic matrix

dc.contributor.advisor	King, Rudibert	en
dc.contributor.author	Goralczyk, Vicky	en
dc.contributor.grantor	Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften	en
dc.date.accepted	2010-07-13
dc.date.accessioned	2015-11-20T19:45:41Z
dc.date.available	2010-09-08T12:00:00Z
dc.date.issued	2010-09-08
dc.date.submitted	2010-09-08
dc.description.abstract	Mit steigenden Anforderungen aus Medizin und industrieller Wertstoﬀherstellung gewinnt die Kultivierung tierischer Zellen in dreidimensionalen Verbünden zunehmend an Bedeutung. Die Versorgung von im Inneren der Strukturen wachsenden Zellen stellt hierbei besondere Ansprüche an die Kultivierungstechniken. Die vorliegende Arbeit beschreibt Entwicklung und Betrieb eines Perfusionsbioreaktors, in dem adhärent wachsende Zellen in einer porösen Aluminiumoxid-Keramik kultiviert werden. In zylinderförmigen Gerüsten mit 10 mm Durchmesser und 5 mm Höhe konnte das Wachstum von CHO-K1, A549, MDCK und primären humanen Fibroblasten gezeigt werden, wobei Wachstum über die metabolische Reduktion von Resazurin und Masse elementaren Kohlenstoffs, Zellverteilung und -vitalität über Schnittfärbungen nachgewiesen wurden. Überdies wurden in den Poren der Keramiken mittels Rasterlektronenmikroskopie proteinartige Strukturen gefunden, die den Schluss nahelegen, dass CHO-K1 und Fibroblasten Proteine der extrazellulären Matrix sezernieren. Anzunehmen ist, dass sich wegen der geringen Strömungsgeschwindigkeiten von 0.33-0.66 ml min−1 cm−2 und damit stark diffusionsgeprägter Nährstoffversorgung eine für das Zellwachstum besonders günstige Mikroumgebung ausbildet. Durchströmte Aluminumoxid-Keramiken sind daher bestens geeignet für die Kultivierung tierischer Zellen unter naturähnlichen Bedingungen.	de
dc.description.abstract	Cultivation of adherently growing cells inside three dimensional scaffolds gains more importance as speciﬁc demands from medicine and industry arise. A huge challenge herein lies in nutrient supply all over the scaffold’s volume. This work presents a perfusion bioreactor device for cell cultivation inside porous aluminium oxide ceramics. The bioreactor supports vital growth of CHO-K1, A549, MDCK and human primary ﬁbroblasts on and in ceramic cylinders of 5 mm height and 10 mm diameter with perfusion velocities from 0.33-0.66 ml min−1 cm−2. Proliferation was assured by a metabolic assay based on resazurin reduction and carbon content analysis. Cell distribution and vitality was assessed by staining cross sections of the ceramic. Fibrous structures were observed inside ceramic scaffolds for perfusion cultivation of CHO-K1 and human primary ﬁbroblasts for several weeks by evaluation of scanning electron microscopy pictures. This clearly supports the hypothesis of micro milieu for- mation inside porous ceramics and consequently abundance of ECM-proteins. Perfusion therefore enables three-dimensional cell cultivation inside porous alumina ceramics.	en
dc.identifier.uri	urn:nbn:de:kobv:83-opus-27565
dc.identifier.uri	https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/2848
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2551
dc.language	English	en
dc.language.iso	en	en
dc.rights.uri	https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/de/	en
dc.subject.ddc	570 Biowissenschaften; Biologie	en
dc.subject.other	Bioreaktor	de
dc.subject.other	Biotechnologie	de
dc.subject.other	Dreidimensional	de
dc.subject.other	Keramik	de
dc.subject.other	Zellkultur	de
dc.subject.other	Bioreactor	en
dc.subject.other	Biotechnology	en
dc.subject.other	Cell-culture	en
dc.subject.other	Ceramic	en
dc.subject.other	Three-dimensional	en
dc.title	Development and operation of a perfusion bioreactor for the cultivation of mammalian cells inside a sponge-like ceramic matrix	en
dc.title.translated	Entwicklung und Betrieb eines Perfusions-Bioreaktors zur Kultivierung tierischer Zellen in einer keramischen Schwammstruktur	de
dc.type	Doctoral Thesis	en
dc.type.version	publishedVersion	en
tub.accessrights.dnb	free	*
tub.affiliation	Fak. 3 Prozesswissenschaften::Inst. Prozess- und Verfahrenstechnik	de
tub.affiliation.faculty	Fak. 3 Prozesswissenschaften	de
tub.affiliation.institute	Inst. Prozess- und Verfahrenstechnik	de
tub.identifier.opus3	2756
tub.identifier.opus4	2610
tub.publisher.universityorinstitution	Technische Universität Berlin	en

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